Rosyjskim fizykom udało się rozwiązać problem wytwarzania promieniowania laserowego w dalekiej podczerwieni w strukturach półprzewodnikowych. W tym celu stworzyli studnie kwantowe z tellurku kadmu i rtęci. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie ACS Photonics.
W konwencjonalnym laserze diodowym półprzewodnikowym promieniowanie zachodzi podczas rekombinacji - wzajemnej anihilacji elektronów i dziur. Ale emisja promieniowania w pewnym zakresie nie jest jedynym skutkiem tego procesu.
Część energii podczas takiej rekombinacji może zostać wykorzystana na zwiększenie energii otaczających elektronów. Ten proces "marnowania" par elektron-dziura na ciepło nazywa się rekombinacją Augera - na cześć francuskiego fizyka Pierre'a Augera, który odkrył ten efekt.
Szybkość procesu Augera znacznie wzrasta w półprzewodnikach z małą przerwą wzbronioną. Ale to właśnie te materiały są potrzebne do tworzenia laserów dalekiej podczerwieni. I to właśnie te lasery są poszukiwane w badaniach obiektów biologicznych i problemach spektroskopii gazowej.
Naukowcy z Moskiewskiego Instytutu Fizyki i Technologii oraz Instytutu Fizyki Mikrostruktur Rosyjskiej Akademii Nauk w Niżnym Nowogrodzie zaproponowali sposób obejścia tego efektu. Zgodnie z wynikami ich badań, tellurek kadmu i rtęci może stać się optymalnym materiałem do zastosowań laserowych.
Wcześniejsze eksperymenty z tym materiałem potwierdziły możliwość wytwarzania promieniowania o długości fali do 20 mikronów. Ale obliczenia autorów wykazały, że to nie jest granica, a długość fali promieniowania można zwiększyć do 50 mikronów. Zakres długości fal od 30 do 50 mikronów jest najbardziej „zabroniony” dla istniejących laserów półprzewodnikowych opartych na elementach III i V grupy układu okresowego ze względu na silną absorpcję własną. Ale ten negatywny efekt - podobnie jak rekombinacja Augera - jest znacznie osłabiony w tellurku rtęci, tym razem z powodu dużej masy atomów tworzących sieć krystaliczną. Dlatego naukowcy uważają, że nowy materiał jest obiecujący do wykorzystania w technologiach laserowych.
Autor: Nikita Shevtsev