Revolucija poluvodiča: bljeskovi svjetla kontroliraju ultrabrze komponente!

Revolucija poluvodiča: bljeskovi svjetla kontroliraju ultrabrze komponente!

Međunarodni istraživački tim koji se sastoji od fizičara sa Sveučilišta Bielefeld i Leibniz Instituta za istraživanje čvrstog stanja i materijala Dresden (IFW Dresden) postigao je značajan napredak u kontroli atomski tankih poluvodičkih tehnologija. Studija, objavljena u časopisu Nature Communications, opisuje novu metodu za manipulaciju tim materijalima korištenjem ekstremno kratkih izboja svjetlosti u terahercnom rasponu. Ova bi tehnika mogla utrti put novoj generaciji optoelektroničkih uređaja kontroliranih izravno svjetlom, signalizirajući revoluciju u području ultrabrzih uređaja.

Teraherc svjetlost, koja se nalazi u elektromagnetskom spektru između infracrvenih i mikrovalova, transformira se u vertikalna električna polja pomoću posebno razvijenih nanoantena. Ove nanostrukture, koje su razvijene na IFW Dresden pod vodstvom dr. Andyja Thomasa, proizvele su jakost električnog polja od nekoliko megavolta po centimetru. Prema dr. Dmitry Turchinovichu, voditelju projekta, tradicionalni naponi elektroničkih vrata nude sporo vrijeme odziva, dok novi pristup nudi mogućnost generiranja jakih kontrolnih signala u poluvodičkom materijalu, čime se omogućuje upravljanje elektroničkom strukturom u stvarnom vremenu na vremenskim skalama ispod pikosekunde.

Nove perspektive za poluvodičke tehnologije

Ovaj napredak je posebno važan za razvoj ultrabrzih uređaja za kontrolu signala, elektroničkih prekidača i senzora. Moguće primjene kreću se od prijenosa podataka preko ultrabrzih kamera do laserskih uređaja. Istraživanje bi moglo utjecati ne samo na komunikacijske sustave i računalstvo, već i na slikovne i kvantne tehnologije.

Osim toga, još jedan tim pod vodstvom TU Dresden napravio je značajan napredak u istraživanju ultratankih materijala. U eksperimentu u Helmholtz centru Dresden-Rossendorf (HZDR), znanstvenici su pokazali brzu interakciju između električno neutralnih i nabijenih, svjetlećih čestica poznatih kao ekscitoni. Oni se mogu pretvoriti u trione, što otvara nove mogućnosti elektroničkog i optičkog upravljanja. Rezultati ovog eksperimenta objavljeni su u časopisu Nature Photonics.

Brzina prebacivanja u ovom novom procesu gotovo je tisuću puta brža od tradicionalnih elektroničkih metoda. Korištenjem lasera slobodnih elektrona (FELBE) za generiranje intenzivnih terahercnih impulsa, tim predvođen prof. Alexeyjem Chernikovim i dr. Stephanom Winnerlom znatno ubrzava proces prebacivanja.

Budući izgledi i primjene

Rezultati oba istraživačka pristupa ukazuju na obećavajuće tehničke primjene u senzorskoj tehnologiji i optičkoj obradi podataka. Buduća bi se istraživanja mogla usredotočiti na složena elektronička stanja i platforme za razvoj novih modulatora i terahercnih kamera bogatih pikselima.

Kombinacija obaju pristupa pokazuje kako se teraherc tehnologija i inovativno istraživanje poluvodiča spajaju kako bi se postigao značajan napredak u znanosti o materijalima. Razvoj ne samo da bi mogao revolucionirati postojeće tehnologije, već i otvoriti nova područja primjene i tako u potpunosti iskoristiti potencijal takvih materijala.