Puslaidininkių revoliucija: šviesos blyksniai valdo itin greitus komponentus!

Puslaidininkių revoliucija: šviesos blyksniai valdo itin greitus komponentus!

Tarptautinė tyrimų grupė, kurią sudaro Bylefeldo universiteto fizikai ir Drezdeno Leibnizo kietojo kūno ir medžiagų tyrimų institutas (IFW Dresden), padarė didelę pažangą atomiškai plonų puslaidininkių technologijų kontrolės srityje. „Nature Communications“ paskelbtame tyrime aprašomas naujas būdas manipuliuoti šiomis medžiagomis naudojant itin trumpus šviesos pliūpsnius terahercų diapazone. Ši technika galėtų nutiesti kelią naujos kartos optoelektroniniams prietaisams, valdomiems tiesiogiai šviesa, o tai signalizuoja apie revoliuciją itin greitų prietaisų srityje.

Terahercinė šviesa, esanti elektromagnetiniame spektre tarp infraraudonųjų spindulių ir mikrobangų, specialiai sukurtomis nanoantenomis paverčiama vertikaliais elektriniais laukais. Šios nanostruktūros, kurios buvo sukurtos IFW Dresden vadovaujant dr. Andy Thomas, sukūrė kelių megavoltų centimetre elektrinio lauko stiprumą. Pasak projekto vadovo daktaro Dmitrijaus Turchinovičiaus, tradicinės elektroninės vartų įtampos siūlo lėtą atsako laiką, o naujas požiūris suteikia galimybę puslaidininkinėje medžiagoje generuoti stiprius valdymo signalus, taip įgalinant realaus laiko elektroninės struktūros valdymą subpikosekundinėmis laiko skalėmis.

Naujos perspektyvos puslaidininkių technologijoms

Šie pasiekimai ypač svarbūs kuriant itin greitus signalo valdymo įrenginius, elektroninius jungiklius ir jutiklius. Galimos pritaikymo galimybės – nuo ​​duomenų perdavimo iki itin greitų kamerų iki lazerinių įrenginių. Tyrimas gali turėti įtakos ne tik ryšių sistemoms ir skaičiavimams, bet ir vaizdo gavimo bei kvantinėms technologijoms.

Be to, kita komanda, vadovaujama TU Dresdeno, padarė didelę pažangą tirdama itin plonas medžiagas. Eksperimente Helmholtz centre Dresden-Rossendorf (HZDR) mokslininkai įrodė greitą elektriškai neutralių ir įkrautų šviečiančių dalelių, žinomų kaip eksitonai, sąveiką. Juos galima paversti trionais, o tai atveria naujas elektroninio ir optinio valdymo galimybes. Šio eksperimento rezultatai buvo paskelbti Nature Photonics.

Perjungimo greitis šiame naujame procese yra beveik tūkstantį kartų didesnis nei tradicinių elektroninių metodų. Naudodama laisvųjų elektronų lazerį (FELBE) intensyviems teraherciniams impulsams generuoti, prof. Aleksejaus Černikovo ir dr. Stephano Winnerlio vadovaujama komanda žymiai pagreitina perjungimo procesą.

Ateities perspektyvos ir programos

Abiejų tyrimo metodų rezultatai rodo, kad jutiklių technologijos ir optinio duomenų apdorojimo technologijos yra daug žadančios. Būsimi tyrimai galėtų būti sutelkti į sudėtingas elektronines būsenas ir platformas, kad būtų sukurti nauji moduliatoriai ir pikselių turinčios terahercinės kameros.

Abiejų metodų derinys parodo, kaip terahercinė technologija ir novatoriški puslaidininkių tyrimai padeda pasiekti reikšmingos pažangos medžiagų mokslo srityje. Pokyčiai gali ne tik pakeisti esamas technologijas, bet ir atverti naujas taikymo sritis ir taip visiškai išnaudoti tokių medžiagų potencialą.