Поляризация – характеристика, которая отражает, как векторы (направления распространения) электрического и магнитного полей световой волны ориентированы в пространстве. Так, свет обычной лампы накаливания не поляризован, поскольку в этом случае векторы полей направлены во все стороны; однако если пропустить свет через особую линзу (поляризатор), то от него «отсечется» часть разнонаправленных векторов. Эффект поляризации в фотографии позволяет избежать солнечных бликов; он также используется в устройствах для визуализации живых тканей.
Для создания оптоэлектронных устройств на основе кремния нужно, чтобы материал стал чувствительным к поляризации, то есть мог «отличать» поляризованный свет от неполяризованного. С этой целью, как правило, используются полупроводниковые материалы либо дорогие методы литографии – избирательного создания чувствительных областей на поверхности кремния с помощью фотошаблонов.
Более доступную альтернативу предложили ученые из Института автоматики и процессов управления РАН, использовавшие в качестве заготовок для фотодетекторов обычные кремниевые пластины. Авторы «напечатали» на их поверхности оптически неоднородные кремниевые решетки, которые по-разному взаимодействовали со светом. Это позволило сделать материал чувствительным к поляризации.
Физики протестировали полученные фотодетекторы, направляя на них свет разной поляризации (поляризованный или нет) и разных длин волн (от 500 до 1600 нанометров, то есть зеленый, желтый, оранжевый, красный и инфракрасный). Эксперимент показал, что кремниевые фотодетекторы различают поляризацию в широком диапазоне длин волн – от 700 до 1100 нанометров, что соответствует красному и инфракрасному диапазонам. При этом эффективность улавливания ими падающего света составила 100%. Благодаря этому фотодетекторы можно использовать не только в солнечной энергетике, но и в медицине для исследования живых тканей.
«Предложенную технологию можно использовать при создании высококонтрастных фотодетекторов для работы с медицинскими и биологическими препаратами и тканями. Также с помощью подхода можно адаптировать обычный кремниевый фотодетектор для работы в оптоволоконных линиях связи, которые обеспечивают интернет-соединение. Поскольку в основе разработки лежит кремниевая технология — хорошо известная и одна из самых «зрелых», — это значительно удешевит ее внедрение в практику и масштабирование», – цитирует Российский научный фонд одного из авторов исследования Юлию Бондаренко.
