Halvlederrevolusjon: lysglimt kontrollerer ultraraske komponenter!

Halvlederrevolusjon: lysglimt kontrollerer ultraraske komponenter!

Et internasjonalt forskerteam bestående av fysikere fra Bielefeld University og Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden (IFW Dresden) har gjort betydelige fremskritt i kontrollen av atomtynne halvlederteknologier. Studien, publisert i Nature Communications, beskriver en ny metode for å manipulere disse materialene ved å bruke ekstremt korte lysutbrudd i terahertz-området. Denne teknikken kan bane vei for en ny generasjon optoelektroniske enheter styrt direkte av lys, og signalisere en revolusjon innen ultraraske enheter.

Terahertz-lys, som ligger i det elektromagnetiske spekteret mellom infrarøde og mikrobølger, omdannes til vertikale elektriske felt av spesialutviklede nanoantenner. Disse nanostrukturene, som ble utviklet ved IFW Dresden under ledelse av Dr. Andy Thomas, produserte elektriske feltstyrker på flere megavolt per centimeter. I følge Dr. Dmitry Turchinovich, prosjektlederen, tilbyr tradisjonelle elektroniske portspenninger langsomme responstider, mens den nye tilnærmingen gir muligheten til å generere sterke kontrollsignaler i halvledermaterialet, og dermed muliggjøre sanntidskontroll av den elektroniske strukturen på sub-pikosekunders tidsskalaer.

Nye perspektiver for halvlederteknologier

Disse fremskrittene er spesielt relevante for utviklingen av ultraraske signalkontrollenheter, elektroniske brytere og sensorer. Mulige bruksområder spenner fra dataoverføring til ultraraske kameraer til laserenheter. Forskningen kan påvirke ikke bare kommunikasjonssystemer og databehandling, men også bilde- og kvanteteknologier.

I tillegg har et annet team ledet av TU Dresden gjort betydelige fremskritt i forskning på ultratynne materialer. I et eksperiment ved Helmholtz Center Dresden-Rossendorf (HZDR), demonstrerte forskere den raske interaksjonen mellom elektrisk nøytrale og ladede, lysende partikler kjent som eksitoner. Disse kan gjøres om til trioner, noe som åpner for nye muligheter for elektronisk og optisk kontroll. Resultatene av dette eksperimentet ble publisert i Nature Photonics.

Byttehastigheten i denne nye prosessen er nesten tusen ganger raskere enn tradisjonelle elektroniske metoder. Ved å bruke en fri elektronlaser (FELBE) for å generere intense terahertz-pulser, fremskynder teamet ledet av prof. Alexey Chernikov og dr. Stephan Winnerl bytteprosessen betydelig.

Fremtidsutsikter og applikasjoner

Resultatene fra begge forskningstilnærmingene peker på lovende tekniske anvendelser innen sensorteknologi og optisk databehandling. Fremtidig forskning kan fokusere på komplekse elektroniske tilstander og plattformer for å utvikle nye modulatorer og pikselrike terahertz-kameraer.

Kombinasjonen av begge tilnærmingene viser hvordan terahertz-teknologi og innovativ halvlederforskning går sammen for å oppnå betydelige fremskritt innen materialvitenskap. Utviklingen kan ikke bare revolusjonere eksisterende teknologier, men også åpne for nye bruksområder og dermed utnytte potensialet til slike materialer fullt ut.