Волокнистый красный фосфор светится в четыре раза сильнее двумерных материалов
Материаловеды университета Аалто (Aalto University, Finland) обнаружили, что одномерный волокнистый красный фосфор — кристаллическая модификация, состоящая из несвязанных атомарных трубок, — обладает огромными фотолюминесцентными способностями, в несколько раз превосходящих показатели двумерных материалов, а анизотропия люминесценции достигает почти 90% — это на уровне рекордных показателей.
Волокнистый красный фосфор относится к уникальной группе одномерных материалов Ван-дер-Ваальса (1D vdW), обнаруженной совсем недавно, в 2017 году. Ранее все исследования материалов 1D vdW акцентировались на изучении их электрических свойств.
Кристаллическая структура волокнистого красного фосфора
Исследователи обнаружили оптические свойства волокнистого красного фосфора 1D vdW при помощи измерения спектроскопии фотолюминесценции. Они направляли луч лазера на образцы и измеряли цвет и яркость отраженного света. Как показывают результаты, материалы 1D vdW демонстрируют огромные анизотропные линейные и нелинейные оптические реакции, то есть сильно зависят от положения кристалла фосфора и интенсивности излучения, связанной с количеством испускаемых в определенный отрезок времени фотонов.
Если волокнистые кристаллы фосфора поместить на кремниевую подложку так, чтобы трубки располагались параллельно поверхности, то они показывают гигантский прирост фотолюминесценции. Квантовый выход люминесценции у нитевидного красного фосфора оказался в четыре раза больше, чем у монослойного дисульфида молибдена — аналогичного прямозонного полупроводника, но двумерного.
Волокнистый красный фосфор на кремниевой подложке
«Этот эксперимент демонстрирует уникальность волокнистого красного фосфора 1D vdW. Он показывает гигантские анизотропные линейные и нелинейные реакции, а также большую интенсивность излучения. Это поразительно», — рассказывает доктор Луоджун Ду, сотрудник университета Аалто.
Результаты исследований могут сместить фокус интереса нанофотоники и оптоэлектроники в пользу одномерных материалов, которые могут стать новым ходовым средством при производстве дисплеев и других устройств благодаря широкому диапазону выявленных анизотропных реакций.
