Revoluția semiconductoarelor: flash-urile de lumină controlează componentele ultra-rapide!

Revoluția semiconductoarelor: flash-urile de lumină controlează componentele ultra-rapide!

O echipă internațională de cercetare formată din fizicieni de la Universitatea Bielefeld și Institutul Leibniz pentru Cercetare în Starea Solidă și Materiale Dresda (IFW Dresda) a făcut progrese semnificative în controlul tehnologiilor semiconductoare subțiri atomic. Studiul, publicat în Nature Communications, descrie o metodă nouă de manipulare a acestor materiale folosind rafale extrem de scurte de lumină în intervalul teraherți. Această tehnică ar putea deschide calea pentru o nouă generație de dispozitive optoelectronice controlate direct de lumină, semnalând o revoluție în domeniul dispozitivelor ultrarapide.

Lumina terahertz, care se află în spectrul electromagnetic dintre infraroșu și microunde, este transformată în câmpuri electrice verticale de către nanoantene special dezvoltate. Aceste nanostructuri, care au fost dezvoltate la IFW Dresda sub conducerea dr. Andy Thomas, au produs intensități de câmp electric de câțiva megavolți pe centimetru. Potrivit dr. Dmitri Turchinovich, liderul proiectului, tensiunile tradiționale de porți electronice oferă timpi de răspuns lenți, în timp ce noua abordare oferă posibilitatea de a genera semnale puternice de control în materialul semiconductor, permițând astfel controlul în timp real al structurii electronice pe scale de timp sub-picosecunde.

Noi perspective pentru tehnologiile semiconductoare

Aceste progrese sunt deosebit de relevante pentru dezvoltarea dispozitivelor ultra-rapide de control al semnalului, a comutatoarelor electronice și a senzorilor. Aplicațiile posibile variază de la transmisia de date la camere ultra-rapide până la dispozitive laser. Cercetarea ar putea avea un impact nu numai asupra sistemelor de comunicații și a calculatoarelor, ci și a tehnologiilor imagistice și cuantice.

În plus, o altă echipă condusă de TU Dresden a făcut progrese semnificative în cercetarea materialelor ultra-subțiri. Într-un experiment la Centrul Helmholtz Dresden-Rossendorf (HZDR), oamenii de știință au demonstrat interacțiunea rapidă dintre particulele luminoase neutre din punct de vedere electric și încărcate, cunoscute sub numele de excitoni. Acestea pot fi transformate în trioni, ceea ce deschide noi posibilități de control electronic și optic. Rezultatele acestui experiment au fost publicate în Nature Photonics.

Viteza de comutare în acest nou proces este de aproape o mie de ori mai rapidă decât metodele electronice tradiționale. Folosind un laser cu electroni liberi (FELBE) pentru a genera impulsuri intense de teraherți, echipa condusă de prof. Alexey Chernikov și dr. Stephan Winnerl accelerează semnificativ procesul de comutare.

Perspective și aplicații viitoare

Rezultatele ambelor abordări de cercetare indică aplicații tehnice promițătoare în tehnologia senzorilor și procesarea optică a datelor. Cercetările viitoare s-ar putea concentra pe stări și platforme electronice complexe pentru a dezvolta noi modulatori și camere terahertzi bogate în pixeli.

Combinația dintre ambele abordări arată cum tehnologia teraherți și cercetarea inovatoare în semiconductori se unesc pentru a obține progrese semnificative în știința materialelor. Evoluțiile ar putea nu numai să revoluționeze tehnologiile existente, ci și să deschidă noi domenii de aplicare și astfel să exploateze pe deplin potențialul unor astfel de materiale.