Pusvadītāju revolūcija: gaismas zibšņi kontrolē īpaši ātrus komponentus!

Pusvadītāju revolūcija: gaismas zibšņi kontrolē īpaši ātrus komponentus!

Starptautiska pētnieku grupa, kurā ir fiziķi no Bīlefeldes universitātes un Drēzdenes Leibnicas Cietvielu un materiālu pētniecības institūta (IFW Dresden), ir panākusi ievērojamu progresu atomiski plānu pusvadītāju tehnoloģiju kontrolē. Pētījumā, kas publicēts Nature Communications, ir aprakstīta jauna metode, kā manipulēt ar šiem materiāliem, izmantojot ārkārtīgi īsus gaismas uzliesmojumus terahercu diapazonā. Šis paņēmiens varētu pavērt ceļu jaunas paaudzes optoelektroniskām ierīcēm, kuras kontrolē tieši gaisma, kas liecina par revolūciju īpaši ātru ierīču jomā.

Terahercu gaisma, kas atrodas elektromagnētiskajā spektrā starp infrasarkano staru un mikroviļņiem, tiek pārveidota vertikālos elektriskos laukos, izmantojot īpaši izstrādātas nanoantenas. Šīs nanostruktūras, kas tika izstrādātas IFW Dresden vadībā doktora Endija Tomasa vadībā, radīja elektriskā lauka stiprumu vairākus megavoltus uz centimetru. Pēc projekta vadītāja Dr. Dmitrija Turčinoviča teiktā, tradicionālie elektronisko vārtu spriegumi piedāvā lēnu reakcijas laiku, savukārt jaunā pieeja piedāvā iespēju pusvadītāju materiālā ģenerēt spēcīgus vadības signālus, tādējādi ļaujot reāllaikā kontrolēt elektronisko struktūru subpikosekundes laika skalās.

Jaunas perspektīvas pusvadītāju tehnoloģijām

Šie sasniegumi īpaši attiecas uz īpaši ātru signālu vadības ierīču, elektronisko slēdžu un sensoru izstrādi. Iespējamie pielietojumi ir no datu pārraides līdz īpaši ātrām kamerām un lāzerierīcēm. Pētījums varētu ietekmēt ne tikai sakaru sistēmas un skaitļošanu, bet arī attēlveidošanas un kvantu tehnoloģijas.

Turklāt vēl viena TU Drēzdenes vadītā komanda ir panākusi ievērojamu progresu īpaši plānu materiālu izpētē. Eksperimentā Drēzdenes-Rosendorfas Helmholca centrā (HZDR) zinātnieki demonstrēja ātru mijiedarbību starp elektriski neitrālām un lādētām gaismas daļiņām, kas pazīstamas kā eksitoni. Tos var pārveidot par trioniem, kas paver jaunas iespējas elektroniskai un optiskai vadībai. Šī eksperimenta rezultāti tika publicēti Nature Photonics.

Pārslēgšanās ātrums šajā jaunajā procesā ir gandrīz tūkstoš reižu ātrāks nekā tradicionālās elektroniskās metodes. Izmantojot brīvo elektronu lāzeru (FELBE), lai ģenerētu intensīvus terahercu impulsus, prof. Alekseja Čerņikova un Dr. Stefana Vinnerla vadītā komanda ievērojami paātrina pārslēgšanās procesu.

Nākotnes perspektīvas un pielietojumi

Abu pētījumu pieeju rezultāti norāda uz daudzsološiem tehniskiem pielietojumiem sensoru tehnoloģijā un optiskajā datu apstrādē. Turpmākie pētījumi varētu koncentrēties uz sarežģītiem elektroniskiem stāvokļiem un platformām, lai izstrādātu jaunus modulatorus un ar pikseļiem bagātas terahercu kameras.

Abu pieeju kombinācija parāda, kā terahercu tehnoloģija un inovatīvi pusvadītāju pētījumi apvienojas, lai panāktu ievērojamu progresu materiālu zinātnē. Izstrādes varētu ne tikai mainīt esošās tehnoloģijas, bet arī atvērt jaunas pielietojuma jomas un tādējādi pilnībā izmantot šādu materiālu potenciālu.