Cristais fotônicos são as nanoestruturas que podem manipular fótons por meio de um gap de energia, semelhante a como os semicondutores em chips de computador manipulam a corrente eletrônica. Sempre se pensou que os cristais fotônicos deveriam ser grossos e volumosos para serem funcionais. Cientistas da Universidade de Tóquio, a Universidade de Electro-Communications em Tóquio, o Instituto de Tecnologia de Kyoto e a Universidade de Twente descobriram que mesmo cristais de gap fotônico 3-D muito finos são dispositivos poderosos para controlar fortemente o fluxo de luz. Os novos insights levam a regras de design para novos dispositivos optoeletrônicos para telecomunicações e computadores eficientes, e células solares finas. O artigo resultante aparecerá no jornal Revisão Física B , publicado pela American Physical Society.

"Estudamos cristais fotônicos cuidadosamente montados com a chamada estrutura de pilha de madeira, "diz o autor principal, Dr. Tajiri (ver Fig. 1)." Nossos cristais consistem em arranjos empilhados de hastes em duas direções perpendiculares em uma pastilha semicondutora como o arsenieto de gálio. A estrutura do cristal é inspirada nas gemas de diamante. "O método avançado permite convenientemente fazer estruturas finas com apenas algumas camadas de espessura, entre algumas centenas de nanômetros a cerca de um mícron.

Para investigar seus novos cristais, a equipe nipo-holandesa decidiu medir os espectros de refletividade. Portanto, após a fabricação no Japão, eles foram enviados para Twente para medições microscópicas. Os espectros mostraram que os cristais fotônicos finos semelhantes a diamante funcionam notavelmente bem:todos os cristais mostraram alta refletividade e picos amplos. Notavelmente, isso ocorreu até mesmo para o cristal mais fino.

A luz refletida é proibida de entrar nos cristais em uma gama considerável de comprimentos de onda, também conhecido como lacuna proibida. Nos cristais nipo-holandeses, a situação é ainda mais radical, uma vez que a luz é proibida de viajar em todas as direções simultaneamente. Dr. Tajiri explica:"A rápida formação da lacuna proibida em nossos cristais é notável porque os cristais 3-D anteriores exigiam uma grande espessura para que uma lacuna surgisse."

Possíveis aplicações

O professor Iwamoto, líder da equipe japonesa, afirma:"Nossa descoberta de que mesmo os cristais fotônicos finos são dispositivos poderosos significa que podemos economizar tempo e recursos de fabricação consideráveis." E o prof. Vos, líder da equipe holandesa, entusiasma-se:"O resultado de que mesmo estruturas finas são totalmente funcionais é uma ótima notícia para aplicações em energia fotovoltaica. os cientistas estão procurando refletores traseiros de banda larga fina para melhorar o desempenho das células solares finas. "

O artigo é intitulado "Refletividade de cristais de intervalo fotônico de GaAs 3-D finito" e foi publicado em Revisão Física B em 1 de junho.