Naukowcy z IF PAN odkryli metodę uzyskania efektywnej emisji fotonów światła czerwonego, zielonego oraz w obszarze ultrafioletu z supersieci kwantowych. Obserwacja ta jest bardzo ważna dla potencjalnych zastosowań w półprzewodnikowych diodach elektroluminescencyjnych LED świecących światłem zbliżonym do białego.

Supersieci kwantowe to zaawansowane struktury wykonane z naprzemiennie ułożonych warstw dwóch lub większej liczby materiałów, o grubościach rzędu nanometrów. Struktury takie z powodzeniem mogą być użyte do zastosowań optoelektronicznych. Naukowcy z naszego Instytutu odkryli, że precyzyjne umieszczenie jonów europu w obszarze studni kwantowych ZnCdO podczas wzrostu supersieci {ZnCdO/ZnMgO} pozwala na uzyskanie efektywnej emisji fotonów z takich struktur w zakresie światła czerwonego, zielonego oraz w obszarze ultrafioletu. Obserwacja ta jest bardzo ważna dla ewentualnych zastosowań struktur tlenkowych w półprzewodnikowych emiterach światła jakimi są diody elektroluminescencyjne LED świecące światłem zbliżonym do białego. Działanie takiej diody opiera się na jednym z podstawowych praw kolorymetrii, a mianowicie sumowania podstawowych barw światła. W wyniku mieszania barwy czerwonej, zielonej i niebieskiej możliwe jest otrzymanie światła białego. W przypadku badanych supersieci {ZnCdO/ZnMgO} domieszkowanych selektywnie jonami Eu możemy modyfikować kolor świecenia struktury w kierunku światła białego.

W pracy, która powstała we współpracy z naukowcami z Portugalii i która ukazała się właśnie w czasopiśmie Nanoscale vol. 17, str. 7055 (2025) pokazaliśmy, jak wytworzyć struktury supersieci kwantowych bazujących na materiałach tlenkowych oraz przedstawiliśmy ich szczegółową charakteryzację strukturalną i optyczną. Pokazaliśmy w niej, że dzięki zastosowaniu zaawansowanej technologii wzrostu (epitaksji z wiązek molekularnych) możemy precyzyjnie kontrolować grubość poszczególnych warstw w supersieci oraz precyzyjnie umieszczać jony europu w obszarach studni kwantowych tych supersieci. Staranna optymalizacja parametrów procesu wzrostu tych skomplikowanych struktur oraz ich wnikliwa charakteryzacja są kluczowe dla uzyskania układów półprzewodnikowych do przyszłych zastosowań optoelektronicznych, a w tym konkretnym przypadku pozwoliła na uzyskanie wydajnego świecenia w trzech różnych zakresach barwowych z jednej struktury kwantowej.

W uznaniu znaczenia otrzymanych wyników, wydawca czasopisma Nanoscale wyróżnił naszą publikację grafiką na okładce wydania, w którym się ukazała.