П овечето фотоволтаични устройства, използвани за захранване на домове, офиси, селска инфраструктура и сателити генерират електричество на връзката/съединяването между два различно легирани полупроводника. Но някои нелегирани материали - тези, чиито кристални структури са несиметрични спрямо централната ос - също могат да генерират индуцирани от светлина токове чрез феномен, наречен фотоволтаичен ефект.
Flower power ☮️🔌 A petal-shaped light pattern could generate electrical currents in crystals of any symmetry. https://t.co/0bOwAwee08
— Physics Magazine (@PhysicsMagazine) September 1, 2023
Юя Икеда и колегите му от Токийския университет демонстрират, че подходящо поляризирана светлина може да индуцира фототокове в насипен материал, който няма изискванията за симетрия. Техните симулации биха могли да разширят полето на масовите фотоволтаици до кристални материали от всяка група симетрия, което потенциално ще води до по-ефективни устройства за преобразуване на енергия.
В материал, който не е центросиметричен при осветяване асиметричната кристална структура генерира фототок чрез придаване на нетно движение на електрони, възбудени в лентата на проводимост. Икеда и колегите му предлагат начин за постигане на подобен ефект в центросиметричен материал чрез налагане на асиметрия на светлината вместо това. Те предвиждат използването на бикръгла светлина - наслагване на два лъча с различна честота, кръгово поляризирани в противоположни посоки - така че комбинираните електрически полета да нарисуват въртящ се модел, подобен на цвете. Такава светлина наскоро беше използвана за контролиране на магнитни симетрии и топология в кристални материали.
Икеда и колегите му проучиха как електрическото поле на бикръговите светлинни импулси влияят на динамиката на електроните в едноизмерен модел на полиацетал и за триизмерен полуметал на Дирак. И в двата случая те откриха, че облъчването може да въведе електрическа полярност в тези центросиметрични системи. Фазата на двете честотни светлини контролира посоката на полярността, а оттам и фототока.
Изследователите казват, че контролируемостта на бикръговата светлина проправя пътя за нова оптоелектронна функционалност. Те предполагат, че ефектът най-вероятно може да се наблюдава в полуметалите на Дирак.
