Миниатюризация оптоэлектроники, например, датчиков изображений или солнечных элементов, уменьшает их размеры и вес, снижает энергопотребление и даже ускоряет передачу данных. Однако имеются и негативные стороны этого процесса. Так, для обычных аморфных тонкоплёночных материалов миниатюризация ведёт к ухудшению их качества. С уменьшением толщины материалы становятся всё более прозрачными и постепенно теряют способность собирать или поглощать свет.

Команда инженеров из Висконсинского университета в Мэдисоне (UW-Madison) и Университета Баффало (штат Нью-Йорк) смогла преодолеть эти затруднения благодаря уникальному методу производства и использованию структур, удерживающих свет.

О созданном ими устройстве — фотодетекторе со сверхтонкой мембраной из монокристаллического германия, между которой и отражающей серебряной подложкой заключены нанополостные структуры — рассказывается в статье, опубликованной 7 июля в журнале Science Advances.

Благодаря нанополостям фотоны могут использоваться повторно, что существенно увеличивает поглощение света — даже в очень тонких слоях материала.

В ранних работах те же авторы показали, что нанополости могут увеличивать поглощение света тонкими полупроводниковыми материалами, но рассматривавшиеся ими плёнки состояли из аморфного германия, низкое качество которого не годилось для оптоэлектронных приложений.

В новой статье была применена революционная технология переноса мембраны, позволившая интегрировать на подложку монокристаллический германий (предложенный метод можно применять не только к германию, но и к другим полупроводникам).

В результате был получен очень эффективный светопоглощающий фотодетектор — ключевой элемент многих будущих оптоэлектронных схем. Важной особенностью его конструкции является возможность настройки нанополости на поглощение нужной длины волны.