Research press release

ナノスケールのシリコン球で光を閉じ込める

Nature Communications

Trapping light with nano-scale silicon spheres

ナノメートル厚のシリコンシェル層を用いた新しい光閉じ込め法が発表された。これは、超薄膜コーティングを用いた太陽電池のようなデバイスの吸収特性を高めるための方法となる。詳細を報告する論文が、今週、Nature Communicationsに掲載される。 光学デバイスの吸収特性を制御することは、そのデバイスの性能を最大限引き出すうえで非常に重要だ。そのための方法は数多く存在しており、その一つが、デバイスの表面上に特別な構造をもった層を形成する方法だが、多くの用途においてコスト高や層が厚すぎるといった問題がある。今回、Y Cuiたちが開発したのは、球状のシリコンナノシェルの層を用いた新しいタイプの吸収構造だ。このシェルは、サブ波長サイズであることと球状であることによって、同等の平坦試料より吸収特性が優れている。厚さ50ナノメートルのシェルの単層は、ミクロン厚のシリコン膜と同等の特性を有し、これによって作製時間の短縮と材料の節約を図ることができる。 こうした構造には柔軟性と単純性が備わっており、これによって、太陽電池から光検出器までのさまざまな光学デバイスの光管理が向上する可能性がある。

A new approach to trapping light using nanometre thick layers of silicon shells is presented in Nature Communications this week. The findings provide a method of enhancing the absorption properties of devices like solar cells using ultrathin coatings. To achieve the best performance from optical devices, control of their absorption properties is crucial. Many schemes exist to achieve this, such as specially structured layers applied to the surface, although they often suffer from being expensive or too thick to be practical for applications. Yi Cui and co-workers developed a new type of absorbing structure using layers of spherical silicon nanoshells. The sub-wavelength size of the shells, combined with their spherical shape, produced resonances that confine and guide the light in the shells, enhancing the absorption compared to equivalent flat samples. Single layers of shells of 50 nanometre thickness showed similar properties to micron-thick films of silicon, enabling a faster production time using less material. The flexibility and simplicity of these structures may provide gains in light management for various optical devices, from solar cells to photodetectors.

doi: 10.1038/ncomms1664

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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