Figure 1. Photographies (en haut) et spectres d'émission (en bas) de boîtes quantiques de silicium en suspension dans du méthanol. Les spectres d'émission passent progressivement du proche infrarouge au rouge avec une granulométrie décroissante, ce qui est obtenu simplement en recuisant le matériau tel que préparé à différentes températures. Crédit :Société chimique américaine.
En 1990, les scientifiques ont rapporté que le silicium nanostructuré peut émettre de la lumière visible. Ce rapport a ouvert une nouvelle frontière pour la photoélectronique dans les technologies de l'information, appelé "photonique sur silicium". Par ailleurs, le réglage continu de l'émission électromagnétique des longueurs d'onde du proche UV au proche infrarouge a été obtenu en contrôlant des nanostructures de silicium.
Le rendement quantique (QY) de ce rayonnement peut dépasser 70%, et l'utilisation de silicium comme matériau d'émission est avantageuse en raison de son abondance et de sa faible toxicité pour le corps humain et l'environnement.
On s'attendait à ce que ces avantages stimulent l'utilisation du silicium luminescent dans divers domaines; cependant, les applications commerciales font encore défaut.
Dans ce document, Ghosh et Shirahata se concentrent sur les nanoparticules de silicium à QY élevé. Il résume les particularités de leur émission, qui dépend de la méthode de préparation et de la chimie de surface.
En particulier, il y a deux plages spectrales séparées par la lumière verte, qui ne peut pas être facilement couvert en utilisant une approche de synthèse unique. Cette frontière verte est discutée pour permettre une meilleure compréhension des mécanismes d'émission.
Ces mécanismes sont résumés pour déterminer les futurs défis de l'utilisation industrielle des émetteurs de lumière à base de silicium. Les auteurs pensent que la nanophotonique sur silicium en est encore à ses balbutiements.
Ils prédisent qu'avec des matériaux de haute qualité de distribution granulométrique étroite et une chimie de surface contrôlée, de nouvelles structures photoniques seront réalisées dans un futur proche, y compris les appareils d'imagerie biomédicale, amplificateurs optiques, capteurs, LED haute efficacité, et éventuellement un laser à base de silicium.
