Новости

Опубликовано в журнале "Компьютерра" №1-2 от 17 января 2006 года

Авраам родил Исаака

Важные результаты недавно получили физики из Лос-Аламосской национальной лаборатории США. Оказывается, эффективное размножение носителей заряда (carrier multiplication), обнаруженное ими в позапрошлом году в нанокристаллах селенида свинца, наблюдается в широком классе полупроводников. Это открытие может существенно повлиять на эффективность солнечной и водородной энергетики и приведет к созданию новых лазеров, оптических усилителей и других электрооптических устройств.

Собственно эффект размножения носителей заряда в полупроводниках известен более полувека. В определенных условиях фотон способен выбить из полупроводника электрон с достаточно большой энергией, который, в свою очередь, выбивает из материала еще несколько электронов. Но вероятность размножения зарядов в макрообразцах материалов крайне мала, и многочисленные попытки усилить таким способом ток, получаемый от солнечных элементов, не смогли увеличить их эффективность больше чем на один процент.

Однако, как выяснилось недавно, ситуация в корне меняется, если размеры полупроводникового кристалла не превышают нескольких нанометров. В стесненных условиях нанокристалла электроны вынуждены сильнее взаимодействовать друг с другом, состояния электронов с высокой энергией оказываются нестабильны, и один фотон теперь способен выбить сразу два, а то и три электрона уже с большой вероятностью. Это и было обнаружено в Лос-Аламосе весной позапрошлого года при облучении нанокристаллов селенида свинца сине-зеленым лазером.

Тогда скептики сочли необычный эффект специфичным только для этого полупроводника. Но ученые не сдались и за прошедший год сумели размножить заряды в нанокристаллах селенида и теллурида кадмия и ряде других полупроводников. Кроме того, была создана теория размножения зарядов в нанокристаллах, которая обещает поднять эффективность солнечных элементов примерно в полтора раза. Но самым многообещающим приложением размножения зарядов могут стать фотокаталитические ячейки для разложения воды на кислород и водород. Их планируют использовать в водородной энергетике будущего, в которой водород заменит иссякающее органическое топливо. Чтобы разложить одну молекулу воды, требуется целых четыре электрона, и поэтому получение от одного фотона сразу двух или трех электронов может кардинально повысить эффективность фотокатализа. - Г.А.

<<Страница 7  |  Страница 9>>