Руските физици успяха да решат проблема с създаването на далечно инфрачервено лазерно лъчение в полупроводникови структури. За да направят това, те създадоха квантови кладенци от кадмий-живачен телурид. Резултатите бяха публикувани в списание ACS Photonics.
В конвенционален полупроводников диоден лазер радиацията се получава по време на рекомбинация - взаимното унищожаване на електрони и дупки. Но излъчването на радиация в определен диапазон далеч не е единственият ефект от този процес.
Част от енергията по време на такава рекомбинация може да се изразходва за увеличаване на енергията на околните електрони. Този процес на "изхабяване" на двойки електрон-дупки в топлина се нарича режекция на Оже - в чест на френския физик Пиер Оже, който откри този ефект.
Скоростта на процеса на шнека се увеличава силно в полупроводници с малка пролука на лентата. Но именно тези материали са необходими за създаването на далечни инфрачервени лазери. И именно тези лазери са търсени при проучвания на биологични обекти и проблеми на газовата спектроскопия.
Изследователи от Московския институт по физика и технологии и Института по физика на микроструктурите на Руската академия на науките в Нижни Новгород предложиха начин да се заобиколи този ефект. Според резултатите от техните изследвания кадмиево-живачен телурид може да се превърне в оптимален материал за лазерни приложения.
Предишни експерименти с този материал потвърдиха възможността за създаване на радиация с дължина на вълната до 20 микрона. Но изчисленията на авторите показват, че това не е границата и дължината на вълната на излъчване може да бъде увеличена до 50 микрона. Диапазонът на дължината на вълната от 30 до 50 микрона е най-„забранен“за съществуващи полупроводникови лазери, базирани на елементи от групи III и V от периодичната таблица поради силно самопоглъщане. Но този отрицателен ефект - подобно на шнекова рекомбинация - е силно отслабен в живачен телурид, този път поради голямата маса от атоми, съставляващи кристалната решетка. Затова изследователите смятат, че новият материал е перспективен за използване в лазерните технологии.
Автор: Никита Шевцев