p Luz e eletricidade dançam um tango complicado em dispositivos como LEDs, células solares e sensores. Um novo revestimento anti-reflexo desenvolvido por engenheiros da Universidade de Illinois em Urbana Champaign, em colaboração com pesquisadores da Universidade de Massachusetts em Lowell, deixa a luz passar sem prejudicar o fluxo de eletricidade, uma etapa que pode aumentar a eficiência de tais dispositivos. p O revestimento é especialmente gravado, filme fino nanoestruturado que permite a passagem de mais luz do que uma superfície plana, mas também fornece acesso elétrico ao material subjacente - uma combinação crucial para optoeletrônica, dispositivos que convertem eletricidade em luz ou vice-versa. Os pesquisadores, liderado pelo professor de engenharia elétrica e da computação da U. of I. Daniel Wasserman, publicou suas descobertas no jornal Materiais avançados .

p "A capacidade de melhorar o acesso elétrico e óptico a um material é um passo importante para dispositivos optoeletrônicos de maior eficiência, "disse Wasserman, membro do Laboratório de Micro e Nano Tecnologia em Illinois.

p Na interface entre dois materiais, como um semicondutor e ar, alguma luz é sempre refletida, Wasserman disse. Isso limita a eficiência dos dispositivos optoeletrônicos. Se a luz é emitida em um semicondutor, alguma fração dessa luz nunca escapará do material semicondutor. Alternativamente, para um sensor ou célula solar, alguma fração da luz nunca chegará ao detector para ser coletada e transformada em um sinal elétrico. Os pesquisadores usam um modelo chamado equações de Fresnel para descrever a reflexão e a transmissão na interface entre dois materiais.

p "Há muito se sabe que estruturar a superfície de um material pode aumentar a transmissão de luz, "disse o co-autor do estudo, Viktor Podolskiy, professor da Universidade de Massachusetts em Lowell. “Entre essas estruturas, um dos mais interessantes é semelhante a estruturas encontradas na natureza, e é referido como um padrão de 'olho de traça':minúsculos nanopilares que podem 'bater' as equações de Fresnel em certos comprimentos de onda e ângulos. "

p Embora tais superfícies padronizadas ajudem na transmissão de luz, eles atrapalham a transmissão elétrica, criando uma barreira para o material elétrico subjacente.

p "Na maioria dos casos, a adição de um material condutor à superfície resulta em absorção e reflexão, ambos degradarão o desempenho do dispositivo, "Wasserman disse.

p A equipe de Illinois e Massachusetts usou um método patenteado de corrosão química assistida por metal, MacEtch, desenvolvido em Illinois por Xiuling Li, U. of I. professor de engenharia elétrica e da computação e co-autor do novo artigo. Os pesquisadores usaram MacEtch para gravar um filme de metal padronizado em um semicondutor para criar uma série de minúsculos nanopilares subindo acima do filme de metal. A combinação desses nanopilares "olho de traça" e o filme de metal criou um material parcialmente revestido que superou o semicondutor não tratado.

p "Os nanopilares melhoram a transmissão óptica, enquanto o filme de metal oferece contato elétrico. Incrivelmente, podemos melhorar nossa transmissão óptica e acesso elétrico simultaneamente, "disse Runyu Liu, um pesquisador graduado em Illinois e co-autor principal do trabalho, juntamente com o pesquisador graduado de Illinois Xiang Zhao e o pesquisador graduado de Massachusetts Christopher Roberts.

p Os pesquisadores demonstraram que sua técnica, o que resulta em metal cobrindo cerca de metade da superfície, pode transmitir cerca de 90 por cento da luz de ou para a superfície. Para comparação, O nu, superfície sem padrão sem metal pode transmitir apenas 70 por cento da luz e não tem contato elétrico.

p Os pesquisadores também demonstraram sua capacidade de ajustar as propriedades ópticas do material, ajustando as dimensões do filme de metal e quão profundamente ele grava no semicondutor.

p "Estamos procurando integrar esses filmes nanoestruturados com dispositivos optoeletrônicos para demonstrar que podemos melhorar simultaneamente as propriedades ópticas e eletrônicas de dispositivos que operam em comprimentos de onda do visível até o infravermelho distante, "Wasserman disse.