Halvlederrevolution: lysglimt styrer ultrahurtige komponenter!

Halvlederrevolution: lysglimt styrer ultrahurtige komponenter!

Et internationalt forskerhold bestående af fysikere fra Bielefeld Universitet og Leibniz Institut for Solid State and Materials Research Dresden (IFW Dresden) har gjort betydelige fremskridt i kontrollen af ​​atomisk tynde halvlederteknologier. Undersøgelsen, offentliggjort i Nature Communications, beskriver en ny metode til at manipulere disse materialer ved hjælp af ekstremt korte lysudbrud i terahertz-området. Denne teknik kan bane vejen for en ny generation af optoelektroniske enheder styret direkte af lys, hvilket signalerer en revolution inden for ultrahurtige enheder.

Terahertz-lys, som ligger i det elektromagnetiske spektrum mellem infrarøde og mikrobølger, omdannes til lodrette elektriske felter af specialudviklede nanoantenner. Disse nanostrukturer, som blev udviklet på IFW Dresden under ledelse af Dr. Andy Thomas, producerede elektriske feltstyrker på adskillige megavolt pr. centimeter. Ifølge Dr. Dmitry Turchinovich, projektlederen, tilbyder traditionelle elektroniske gate-spændinger langsomme responstider, mens den nye tilgang giver mulighed for at generere stærke styresignaler i halvledermaterialet og dermed muliggøre realtidsstyring af den elektroniske struktur på sub-picosecond tidsskalaer.

Nye perspektiver for halvlederteknologier

Disse fremskridt er især relevante for udviklingen af ​​ultrahurtige signalstyringsenheder, elektroniske kontakter og sensorer. Mulige anvendelser spænder fra datatransmission til ultrahurtige kameraer til laserenheder. Forskningen kan påvirke ikke kun kommunikationssystemer og computere, men også billed- og kvanteteknologier.

Derudover har et andet hold ledet af TU Dresden gjort betydelige fremskridt med at forske i ultratynde materialer. I et eksperiment på Helmholtz Center Dresden-Rossendorf (HZDR) demonstrerede forskere den hurtige interaktion mellem elektrisk neutrale og ladede, lysende partikler kendt som excitoner. Disse kan omdannes til trioner, hvilket åbner op for nye muligheder for elektronisk og optisk styring. Resultaterne af dette eksperiment blev offentliggjort i Nature Photonics.

Skiftehastigheden i denne nye proces er næsten tusind gange hurtigere end traditionelle elektroniske metoder. Ved at bruge en fri elektronlaser (FELBE) til at generere intense terahertz-impulser fremskynder holdet ledet af Prof. Alexey Chernikov og Dr. Stephan Winnerl omskiftningsprocessen betydeligt.

Fremtidsudsigter og applikationer

Resultaterne af begge forskningstilgange peger på lovende tekniske anvendelser inden for sensorteknologi og optisk databehandling. Fremtidig forskning kunne fokusere på komplekse elektroniske tilstande og platforme for at udvikle nye modulatorer og pixelrige terahertz-kameraer.

Kombinationen af ​​begge tilgange viser, hvordan terahertz-teknologi og innovativ halvlederforskning går sammen for at opnå betydelige fremskridt inden for materialevidenskab. Udviklingen kunne ikke kun revolutionere eksisterende teknologier, men også åbne op for nye anvendelsesområder og dermed fuldt ud udnytte potentialet i sådanne materialer.