Los cristales fotónicos son las nanoestructuras que pueden manipular fotones mediante un gap de energía, similar a cómo los semiconductores en los chips de computadora manipulan la corriente electrónica. Siempre se pensó que los cristales fotónicos deberían ser gruesos y voluminosos para ser funcionales. Científicos de la Universidad de Tokio, la Universidad de Electro-Comunicaciones en Tokio, el Instituto de Tecnología de Kioto y la Universidad de Twente descubrieron que incluso los cristales de banda prohibida fotónicos tridimensionales muy delgados son dispositivos poderosos para controlar fuertemente el flujo de luz. Los nuevos conocimientos conducen a reglas de diseño para nuevos dispositivos optoelectrónicos para telecomunicaciones y computadoras eficientes. y células solares delgadas. El artículo resultante aparecerá en la revista. Revisión física B , publicado por la American Physical Society.

"Estudiamos cristales fotónicos cuidadosamente ensamblados con la llamada estructura de pila de madera, "dice el autor principal Dr. Tajiri (ver Fig. 1)." Nuestros cristales consisten en conjuntos apilados de varillas en dos direcciones perpendiculares en una oblea semiconductora como el arseniuro de galio. La estructura del cristal está inspirada en piedras preciosas de diamantes. "El método avanzado permite realizar cómodamente estructuras delgadas de solo unas pocas capas de espesor, entre unos pocos cientos de nanómetros hasta aproximadamente una micra.

Para investigar sus nuevos cristales, el equipo japonés-holandés decidió medir los espectros de reflectividad. Por lo tanto, después de la fabricación en Japón, fueron enviados a Twente para realizar mediciones microscópicas. Los espectros mostraron que los cristales fotónicos delgados con forma de diamante funcionan notablemente bien:todos los cristales mostraron una alta reflectividad y picos anchos. Notablemente, esto ocurrió incluso para el cristal más delgado.

La luz reflejada tiene prohibido entrar en cristales en un rango considerable de longitudes de onda, también conocido como espacio prohibido. En los cristales japoneses-holandeses, la situación es aún más radical, ya que la luz tiene prohibido viajar en todas direcciones simultáneamente. El Dr. Tajiri explica:"La rápida formación del espacio prohibido en nuestros cristales es notable porque los cristales tridimensionales anteriores requerían un gran espesor para que surgiera un espacio".

Posibles aplicaciones

El profesor Iwamoto, líder del equipo japonés, dice:"Nuestro descubrimiento de que incluso los cristales fotónicos delgados son dispositivos poderosos significa que podemos ahorrar tiempo y recursos de fabricación considerables". Y el prof. Vos, líder del equipo holandés, se entusiasma:"El resultado de que incluso las estructuras delgadas son completamente funcionales es una gran noticia para las aplicaciones en energía fotovoltaica. Aquí, los científicos están buscando reflectores traseros de banda ancha delgados para mejorar el rendimiento de las células solares delgadas ".

El artículo se titula "Reflectividad de cristales finitos de 3-D GaAs Photonic Band Gap" y ha sido publicado en Revisión física B el 1 de junio.