Невозможное возможно. Учёные из МФТИ сделали шаг к созданию квантового Интернета - Поиск - новости науки и техники
Поиск - новости науки и техники

Невозможное возможно. Учёные из МФТИ сделали шаг к созданию квантового Интернета

Открытие, которое кардинально меняет взгляд на принципы построения светоизлучающих устройств, сделали исследователи из МФТИ. Они выяснили, что для достижения  так называемого эффекта суперинжекции  достаточно использовать лишь один материал. Работа опубликована в журнале Semiconductor Science and Technology. До сих пор считалось, что  суперинжекция возможна только в проводниках, состоящих из двух и более материалов.

Полупроводниковые источники света – основа современной техники. Без них не было бы Интернета и лазерных принтеров. Но ещё несколько десятилетий назад нельзя было и представить, что возможно создавать яркие источники света на основе полупроводников. Дело в том, что свет там генерируется во время рекомбинации электронов и дырок — основных носителей заряда в любом полупроводнике. Чем выше их концентрация, тем ярче свет. Однако учёным никак не удавалось добиться достаточно высокой концентрации одновременно и электронов, и дырок.

Решение проблемы в 60-е годы нашли Жорес Алфёров и Герберт Кремер. Они предложили сделать своеобразный полупроводниковый «бутербод» – использовать два специально подобранных материала. Если совместить их определённым образом и пропустить через них ток, в центральном полупроводнике можно создать концентрацию электронов и дырок на несколько порядков выше, чем в окружающих полупроводниках. Именно этот эффект лёг в основу всех современных светодиодов и лазеров. За свою работу в 2000 году Алфёров и Кремер получили Нобелевскую премию по физике. Но у этого решения были и недостатки, главный из которых – не все полупроводники можно объединить в одну структуру.

И вот теперь другие российские учёные – Игорь Храмцов и Дмитрий Федянин из лаборатории нанооптики и плазмоники Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ – доказали, что для достижения суперинжекции достаточно использовать лишь один материал. В качестве примера они взяли алмаз.

Удивительно, но эффект суперинжекции в алмазе в 50–100 раз сильнее того, который сегодня используется в большинстве полупроводниковых светодиодов и лазеров на основе гетероструктур ,

— подчёркивает Игорь Храмцов.

Но алмаз – далеко не единственный материал, пригодный для суперинжекции Подойдёт большинство известных полупроводников, начиная от нитрида галлия и карбида кремния и заканчивая недавно открытыми двумерными материалами.

Если в случае кремния и германия для суперинжекции требуются криогенные температуры, что ставит под вопрос ценность этого эффекта, то в таких материалах, как алмаз и нитрид галлия сильная суперинжекция может наблюдаться уже при комнатной температуре,

— отмечает Дмитрий Федянин.

Более того, учёные установили, что суперинжекция в алмазном диоде позволяет превзойти предел максимальной, как ранее считалось, концентрации электронов в алмазе в 10 000 раз. Таким образом, на основе алмаза можно создать, например, ультрафиолетовые светодиоды, которые будут в тысячи раз ярче, чем предсказывали самые оптимистичные теоретические расчеты, выполненные ранее. А это открывает путь к созданию высокоэффективных синих, фиолетовых, ультрафиолетовых и белых светодиодов; источников излучения для оптической передачи данных по воздуху (Li-Fi); новых видов лазеров; передатчиков для квантового интернета; а также оптических устройств для ранней диагностики заболеваний.

Нет комментариев

Загрузка...
Новости СМИ2