科技日報北京9月24日電 （記者劉霞）美國加州大學爾灣分校科學家領導的國際科研團隊，通過操縱入射光子的動量，使純硅從間接帶隙半導體變為直接帶隙半導體，其光學功用提高了4個數量級。相關論文發表於最新一期《美國化學學會·納米》雜志。
研讨團隊解釋稱，這一光子現象的奧秘在於海森堡不確定性原理。當光被约束在幾納米以下的标准時，動量散布會變寬。其動量會顯著添加至自在空間內光子動量的1000倍，與资料內部電子的動量相當。
一般認為，资料在吸收光時，光子僅會改變资料內電子的能量狀態，實現“笔直躍遷”。但最新研讨結果标明，動量增強的光子不僅能改變電子的能量狀態，還能同時改變其動量狀態，從而解鎖新的躍遷路徑——對角線躍遷，這顯著提高了资料的吸光才能。
在最新研讨中，通過增強光子的動量，團隊成功地將純硅從間接帶隙半導體轉變為直接帶隙半導體，其吸光才能添加了4個數量級。
作為間接半導體，硅在吸收光時，不僅需求光子改變電子的能量狀態，還需求聲子（晶格振動）改變電子的動量狀態。但光子、聲子、電子同時同地相互作用的可能性極低，導致硅的光學性質很弱。
為了更有效地捕獲太陽光，硅基太陽能電池板需求必定厚度的硅層。這不僅提高了生產本钱，并且由於載流子添加而约束了能效。雖然薄膜太陽能電池供给了一種解決计划，但這些资料往往简单快速退化或生產本钱昂扬，難以大規模推廣應用。
團隊指出，能以相同系數減少硅層的厚度，為超薄設備和太陽能電池開辟了新途徑。此外，新方法無需對资料進行任何改變，且可與現有制作技術集成，或將徹底改變太陽能電池和光電子設備領域。
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