Полупроводникова революция: проблясъци на светлина контролират ултра бързи компоненти!

Полупроводникова революция: проблясъци на светлина контролират ултра бързи компоненти!

Международен изследователски екип, състоящ се от физици от университета Билефелд и Института Лайбниц за изследване на твърдо състояние и материали в Дрезден (IFW Dresden), постигна значителен напредък в контрола на атомно тънките полупроводникови технологии. Проучването, публикувано в Nature Communications, описва нов метод за манипулиране на тези материали, използвайки изключително кратки изблици на светлина в терагерцовия диапазон. Тази техника може да проправи пътя за ново поколение оптоелектронни устройства, управлявани директно от светлина, сигнализирайки за революция в областта на свръхбързите устройства.

Терахерцовата светлина, която се намира в електромагнитния спектър между инфрачервените и микровълните, се трансформира във вертикални електрически полета от специално разработени наноантени. Тези наноструктури, които са разработени в IFW Dresden под ръководството на д-р Andy Thomas, произвеждат сила на електрическото поле от няколко мегаволта на сантиметър. Според д-р Дмитрий Турчинович, ръководител на проекта, традиционните напрежения на електронния порт предлагат бавни времена за реакция, докато новият подход предлага възможност за генериране на силни контролни сигнали в полупроводниковия материал, като по този начин позволява контрол в реално време на електронната структура на времеви мащаби под пикосекундни.

Нови перспективи пред полупроводниковите технологии

Тези постижения са особено подходящи за разработването на ултрабързи устройства за контрол на сигнала, електронни превключватели и сензори. Възможните приложения варират от предаване на данни до свръхбързи камери до лазерни устройства. Изследването може да повлияе не само на комуникационните системи и компютрите, но и на изображенията и квантовите технологии.

В допълнение, друг екип, ръководен от TU Dresden, постигна значителен напредък в изследването на ултратънки материали. В експеримент в Helmholtz Center Dresden-Rossendorf (HZDR) учените демонстрираха бързото взаимодействие между електрически неутрални и заредени, светещи частици, известни като екситони. Те могат да бъдат превърнати в триони, което отваря нови възможности за електронно и оптично управление. Резултатите от този експеримент са публикувани в Nature Photonics.

Скоростта на превключване в този нов процес е почти хиляда пъти по-бърза от традиционните електронни методи. Използвайки лазер със свободни електрони (FELBE) за генериране на интензивни терагерцови импулси, екипът, ръководен от проф. Алексей Черников и д-р Стефан Уинерл, ускорява значително процеса на превключване.

Бъдеща перспектива и приложения

Резултатите от двата изследователски подхода сочат обещаващи технически приложения в сензорната технология и оптичната обработка на данни. Бъдещите изследвания могат да се съсредоточат върху сложни електронни състояния и платформи за разработване на нови модулатори и богати на пиксели терагерцови камери.

Комбинацията от двата подхода показва как терагерцовата технология и иновативните изследвания на полупроводниците се обединяват, за да постигнат значителен напредък в науката за материалите. Развитието може не само да революционизира съществуващите технологии, но също така да отвори нови области на приложение и по този начин да използва напълно потенциала на такива материали.