Research press release


Nature Communications

Antireflection coatings from nano-scale silicon cylinders

ナノシリンダーを用いた反射防止コーティングの概念が実証された。このシリコンベースの構造体は、数多くの材料からの反射を低減できる可能性があり、太陽電池など数々の光学デバイスへの応用に有望といえる。その詳細を報告する論文が、今週、Nature Communicationsに掲載される。 光学デバイスやオプトエレクトロニクスデバイスで入射光を最大限利用するうえで、反射の低減は非常に重要だ。そのための方法は数多く存在しているが、低減効果の得られる波長領域が狭いことが多い。今回、A Polmanたちは、シリコンウエハー上にシリコンナノシリンダーを並べてできた反射防止層を実証した。この微小なシリンダーは、効率的な散乱体として作用し、配置された表面上に強く結合している。これにより、ウエハーへの方向での光の選択的散乱が起こる。その結果、可視領域全体から近赤外領域での平均反射率が1.3%となり、それより長い波長領域では、この反射防止層の透過率は100%に近かった。 このように高い透過率と低い反射率を示したナノシリンダーによるコーティングは、すべての種類のオプトエレクトロニクスデバイスと光の結合を改善する効率的な方法になるかもしれない。

A concept for antireflection coatings based on nanocylinders is demonstrated in Nature Communications this week. These silicon-based structures offer potential for reducing reflections from a large number of materials, which makes them promising for a number of optical devices, including solar cells. Eliminating reflection is crucial for optical and optoelectronic devices if they are to maximise their use of incident light. Many schemes exist, but they often only work over narrow wavelength ranges. Albert Polman and colleagues demonstrated an antireflection layer based on an array of silicon nanocylinders on a silicon wafer. The tiny cylinders act as efficient scatterers, which are strongly coupled to the surface they are placed on. This produces preferential scattering of the light towards the wafer instead of away from it. They found an average reflectivity of 1.3% across the visible spectrum and into the near-infrared range. The transmission through the layer also approaches 100% at longer wavelengths. The high transmission and low reflection of these nanocylinder coatings may offer an efficient route to improving the coupling of light into all manner of optoelectronic devices.

doi: 10.1038/ncomms1691

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