Журнал Optics Express опубликовал статью сотрудников ЛНБИ НИЯУ МИФИ, посвященную усилению люминесценции квантовых точек в фотонном кристалле

Сотрудники лаборатории нанобиоинженерии (ЛНБИ), совместно с коллегами из других подразделений НИЯУ МИФИ, опубликовали работу: Dmitriy Dovzhenko, Igor Martynov, Pavel Samokhvalov, Evgeniy Osipov, Maxim Lednev, Alexander Chistyakov, Alexander Karaulov, and Igor Nabiev (2020) Enhancement of spontaneous emission of semiconductor quantum dots inside one-dimensional porous silicon photonic crystals. Optics Express 28(15), 22705-22717.

В исследовании рассмотрен эффект усиления интенсивности флуоресценции полупроводниковых квантовых точек, внедренных в одномерный фотонных кристалл из пористого кремния. Квантовые точки – это низкоразмерные флуоресцентные наноструктуры, являющиеся перспективным материалом для применения в области взаимодействия между светом и веществом. Для усиления люминесценции подобных структур используют различные методы, среди которых особый интерес представляют фотонные кристаллы. Периодическое изменение показателя преломления в фотонном кристалле позволяет добиться локального увеличения плотности фотонных состояний, благодаря чему наблюдается эффект усиления интенсивности и скорости спонтанного излучения люминофоров.

Одним из материалов, используемых для изготовления фотонных кристаллов, является пористый кремний, широко используемый на практике благодаря таким своим достоинствам, как точный контроль показателя преломления, простота изготовления, а также сорбционная способность. Однако до сих пор увеличение скорости излучательной релаксации люминофоров в фотонных кристаллах из пористого кремния не было продемонстрировано из-за значительного тушения люминесценции при контакте с поверхностью кремния.

В исследовании, выполненном сотрудниками ЛНБИ НИЯУ МИФИ, впервые было продемонстрировано усиление как интенсивности, так и скорости спонтанного излучения полупроводниковых квантовых точек в фотонных структурах на основе пористого кремния. Это стало возможным благодаря использованию техники глубокого окисления фотонных кристаллов, что позволило подавить тушение люминесценции, а также уменьшить потери на поглощение. Полученные результаты представляют собой новый подход к контролю спонтанного испускания люминесценции путем изменения локального электромагнитного окружения люминофоров в пористой матрице, что открывает перспективы новых приложений в оптоэлектронике, биосенсинге и в системах сбора энергии.

Optics Express – это высокорейтинговый, полностью электронный журнал с бесплатным доступом к опубликованным в нем статьям. Журнал обеспечивает быструю публикацию тщательно отрецензированных работ, отражающих научные и технологические достижения во всех областях оптики и фотоники. Optics Express входит в первый квартиль лучших мировых журналов в области Атомной и Молекулярной Физики и Оптики, занимая достойное 22-е место среди 231-го журнала этой категории.

Контакты:

Директор по внешним связям ЛНБИ Мария Коренкова (MGKorenkova@mephi.ru)
Инженер ЛНБИ Максим Леднев (mr.ledneff@yandex.ru)
Лаборатория нано-биоинженерии (www.lnbe.mephi.ru)
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Российская Федерация, 115409 Москва, Каширское шоссе, д. 31