美国加州大学尔湾分校科学家领导的世界科研团队，经过操作入射光子的动量，使纯硅从直接带隙，其光学功能提高了4个数量级。相关论文发表于最新一期《美国化学学会·纳米》杂志。
研讨团队解说称，这一光子现象的奥妙在于海森堡不确定性原理。当光被约束在几纳米以下的标准时，动量散布会变宽。其动量会显着地添加至自由空间内光子动量的1000倍，与资料内部电子的动量适当。
一般以为，资料在吸收光时，光子仅会改动资料内电子的能量状况，完成“垂直跃迁”。但最新研讨依据成果得出，动量增强的光子不只能改动电子的能量状况，还能一起改动其动量状况，然后解锁新的跃迁途径——对角线跃迁，这显着提高了资料的吸光才能。
在最新研讨中，经过增强光子的动量，团队成功地将纯硅从直接带隙转变为直接带隙半导体，其吸光才能添加了4个数量级。
作为直接半导体，硅在吸收光时，不只需求光子改动电子的能量状况，还需求声子（晶格振荡）改动电子的动量状况。但光子、声子、电子一起同地相互作用的可能性极低，导致硅的光学性质很弱。
为了更有效地捕获太阳光，硅基太阳能电池板需求必定厚度的硅层。这不只提高了出产所带来的本钱，并且因为载流子添加而约束了能效。尽管薄膜供给了一种解决方案，但这些资料往往简单快速退化或出产所带来的本钱昂扬，难以大规模推广应用。
团队指出，能以相同系数削减硅层的厚度，为超薄设备和拓荒了新途径。此外，新方法无需对资料来任何改动，且可与现有制作技能集成，或将彻底改动太阳能电池和光电子设备范畴。