美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校（University of Wisconsin Madison）2015年7月13日宣布，該大學(xué)研究人員開發(fā)出了一種高功能受光/發(fā)光元件，如同擁有比實際元件尺寸大1萬倍的截面面積（英文發(fā)布資料、論文）。該大學(xué)表示，該元件可作為帶集光功能的受光發(fā)光元件使用，將為超高靈敏度受光元件（PD）、使用PD的超高靈敏度攝像元件、高效率太陽能電池，以及高效散熱元件的實現(xiàn)開辟道路。
開發(fā)出該元件的是威斯康星大學(xué)麥迪遜分校電子及計算機工程系喻宗夫教授的研究室。
這種新型元件可以說成是“介電體天線”的光版。介電體天線能夠以非常小的天線元件來收發(fā)波長遠(yuǎn)大于其元件尺寸的電磁波。新元件的具體構(gòu)造與法布里-珀羅（Fabry-Perot）型激光器元件相似，用兩層鏡片夾著厚度為785nm的高折射率材料層。在一塊鏡片上配置尺寸約20nm×110nm的光源或受光器，在另一鏡片上設(shè)置DBR（Distributed Bragg Reflector，分布式布拉格反射器）層。DBR層采用Si層與SiO2層交替配置的結(jié)構(gòu)。
據(jù)介紹，新開發(fā)的元件可收發(fā)波長為受光器或光源尺寸約15倍以上的約1.5μm的紅外光。另外還可收發(fā)光束寬度較大的光，如同元件尺寸達(dá)到6μm左右一樣。
將該元件應(yīng)用于PD時，可獲得與帶集光透鏡的受光元件一樣的效果。也就是說，能夠獲得區(qū)域比受光元件的實際尺寸更大的集光效果，可提高受光元件的靈敏度。另外，將該元件應(yīng)用于太陽能電池時，無需使用大型透鏡即可獲得像集光式太陽能電池那樣的效果。
研究小組目前還在考慮對該元件實施反向應(yīng)用，作為紅外線放射器、也就是放射冷卻用元件使用。
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