碳奈米管陣列變身深紫外光子晶體
- 上線日期：2009/5/15 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
希臘及英國科學家最近對碳奈米管(carbon nanotube, CNT)組成的二維陣列進行理論研究，發現碳管陣列可以用來做為光子元件，例如深紫外光子晶體(photonic crystal)或可見光吸收子(visible light absorber)，為碳管又添加一項優點，也擴大了光子晶體的操作波段。
碳奈米管由於有優異的電性及機械性質，因此適合各種應用，例如電晶體、感測器、致動器及奈米複合材料等。它以也同時具有良好的光電特性，例如它可做為超快雷射中的飽和吸收子(saturable absorber)，或在可見光波段擔任奈米天線(nanoantenna)，最近它又多了充當光子晶體的功能。
光子晶體是由週期性排列的介電材料所組成，又被稱為「光子的半導體」，它具有半導體般的能帶結構(band structure)，不過是光子的能帶結構，頻率落在光子能隙(photonic band gap)中的光是無法傳遞的。目前對於光子晶體的研究多半侷限在近紅外或可見光波段。
最近希臘愛奧尼亞(Ioannia)大學的Elefterios Lidorikis及英國劍橋大學的Andrea Ferrari針對排成正方晶格的多壁式碳奈米管陣列，進行偏振為橫向磁場(TM)模的光子能帶結構計算，亦即電磁波的電場平行管軸。他們發現當碳管間距為20及30 nm時，會有位於深紫外波段的光子能隙出現，範圍在25至35 eV。
上述兩位科學家表示，這項發現意味著在可見光波段利用光子晶體來操控光的各種技術(如抑制自發輻射、導光、超級透鏡、負折射等等)，都有可能應用在以多壁式碳管組成的深紫外光光子晶體上。Ferrari指出，多壁式碳管在可見光波段會吸收光，因此不適合製作光子晶體，不過高吸收率可以開發製作新元件，不靠光子能隙來反射光，而是以光子吸收能帶(photonic absorption band)來完全吸收掉入射的可見光，這種現象很適合應用在太陽電池中。詳見ACS Nano DOI: 10.1021/nn900123a。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/38812
譯者:蔡雅芝(逢甲大學光電學系)
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