Venäläiset fyysikot pystyivät ratkaisemaan ongelman, joka koski kauko-infrapunasäteilyn muodostumista puolijohderakenteisiin. Tätä varten he loivat kvantikaivot kadmium-elohopea-telluridista. Tulokset julkaistiin ACS Photonics -lehdessä.
Tavanomaisessa puolijohdediodilaserissa säteily tapahtuu rekombinaation aikana - elektronien ja reikien keskinäinen tuhoaminen. Mutta tietyn alueen säteilypäästöt ovat kaukana tämän prosessin ainoasta vaikutuksesta.
Osa energiasta tällaisen rekombinaation aikana voidaan kuluttaa ympäröivien elektronien energian lisäämiseen. Tätä elektroni-reikäparien "tuhlaamisen" lämpöä kutsutaan Auger-rekombinaatioksi - ranskalaisen fyysikon Pierre Augerin kunniaksi, joka löysi tämän vaikutuksen.
Auger-prosessin nopeus kasvaa voimakkaasti puolijohteissa, joilla on pieni kaistarako. Mutta juuri näitä materiaaleja tarvitaan kauko-infrapunalaserien luomiseen. Ja juuri nämä laserit ovat kysyttyjä biologisten kohteiden ja kaasuspektroskopian ongelmien tutkimuksissa.
Tutkijat Moskovan fysiikan ja tekniikan instituutista ja Venäjän tiedeakatemian mikrostruktuurien fysiikan instituutista Nižni Novgorodissa ovat ehdottaneet tapaa kiertää tätä vaikutusta. Tutkimustulosten mukaan kadmium-elohopeatelluridista voi tulla optimaalinen materiaali lasersovelluksiin.
Aiemmat kokeet tällä materiaalilla ovat vahvistaneet mahdollisuuden luoda säteilyä, jonka aallonpituus on jopa 20 mikronia. Mutta kirjoittajien laskelmat ovat osoittaneet, että tämä ei ole raja ja säteilyn aallonpituus voidaan nostaa 50 mikroniin. Aallonpituusalue 30-50 mikronia on kaikkein "kielletty" olemassa oleville puolijohdelasereille, jotka perustuvat jaksollisen taulukon III ja V ryhmien elementteihin, voimakkaan itsensä imeytymisen vuoksi. Mutta tämä kielteinen vaikutus - kuten Auger-yhdistelmä - heikkenee huomattavasti elohopea-telluridissa, tällä kertaa johtuen suuresta atomien massasta, joka muodostaa kidehilan. Siksi tutkijat pitävät uutta materiaalia lupaavana käytettäväksi laserteknologioissa.
Kirjoittaja: Nikita Shevtsev