Figura 1. Fotografie (in alto) e spettri di emissione (in basso) di punti quantici di silicio sospesi in metanolo. Gli spettri di emissione si spostano gradualmente dal vicino infrarosso al rosso con la diminuzione della dimensione delle particelle, che si ottiene semplicemente ricotturando il materiale così com'è preparato a diverse temperature. Credito:American Chemical Society.
Nel 1990, gli scienziati hanno riferito che il silicio nanostrutturato può emettere luce visibile. Questo rapporto ha aperto una nuova frontiera per la fotoelettronica nella tecnologia dell'informazione, chiamata "fotonica del silicio". Per di più, la regolazione continua dell'emissione elettromagnetica dalle lunghezze d'onda del vicino UV al vicino infrarosso è stata ottenuta controllando le nanostrutture di silicio.
La resa quantica (QY) di questa radiazione può superare il 70%, e l'uso del silicio come materiale emettitore è vantaggioso a causa della sua abbondanza e della sua bassa tossicità per il corpo umano e l'ambiente.
Ci si aspettava che questi vantaggi stimolassero l'uso del silicio luminescente in vari campi; però, mancano ancora le applicazioni commerciali.
In questo documento, Ghosh e Shirahata si concentrano sulle nanoparticelle di silicio ad alto QY. Riassume le peculiarità della loro emissione, che dipende dal metodo di preparazione e dalla chimica della superficie.
In particolare, ci sono due gamme spettrali separate da luce verde, che non può essere facilmente coperto utilizzando un unico approccio di sintesi. Questo confine verde viene discusso per fornire una migliore comprensione dei meccanismi di emissione.
Questi meccanismi sono riassunti per accertare le sfide future nell'uso industriale di emettitori di luce a base di silicio. Gli autori ritengono che la nanofotonica del silicio sia ancora agli inizi.
Prevedono che con materiali di alta qualità con distribuzione granulometrica ridotta e chimica di superficie controllata in mano, nuove strutture fotoniche saranno realizzate nel prossimo futuro, compresi i dispositivi di imaging biomedico, amplificatori ottici, sensori, LED ad alta efficienza, e possibilmente un laser a base di silicio.
