сегодня: 23.02.2020

[сделать стартовой]

Рубрики
Общество
Экономика
Политика
Спорт
Наука
Культура
Образование
Здравоохранение
Информационные технологии
Силовые структуры
Криминал
Происшествия
Экология
Недвижимость
Нск-риэлт
Байкал
Национальные проекты
Лес - богатство Сибири
Нефть и газ Сибири
Сибирский уголь
Научно-технический прогресс
Сибиряки
Мир вокруг нас
Интервью
Актуально

Сибирский федеральный округ
Реклама


Наука и жизнь

Луна образовалась в результате ядерного взрыва


Видеокамеры для "супермена"


"Конец света" в прямом смысле слова


Земные океаны и атмосфера появились благодаря метеоритной бомбардировке


Солнце на Земле


Искусственный интеллект совсем рядом



ТОП-20 инженерных чудес света



Четвероногий друг


Новости Байкала

2019-12-27 13:31:00 /РИА "Сибирь" /Новосибирск

Новосибирские ученые-физики создали материал для генерации лазерного излучения





Международная группа ученых обнаружила, что полупроводниковые структуры на основе твердых растворов кадмий-ртуть-теллур, способны генерировать лазерное излучение в терагерцовом диапазоне. Более того, используя слабое магнитное поле, можно менять длину волны лазера (что важно для технологических применений). Ранее попытки сделать подобные источники когерентного излучения терпели неудачу. В успешном эксперименте приняли участие исследователи

Института физики полупроводников имени А. В. Ржанова СО РАН, синтезировавшие материал требуемого состава. Подробности опубликованы в журнале Nature Photonics.

Терагерцовое излучение проникает сквозь различные вещества, не нарушая их структуру, и поэтому может использоваться в диагностической медицине, системах безопасности, научных целях, для неразрушающего контроля качества материалов. Чтобы реализовать эти применения, нужны переносные источники излучения небольшого размера, перспективные материалы для их разработки -полупроводниковые структуры. Для создания с помощью последних лазерного луча, генерируется избыточное количество электронов в возбужденном (высокоэнергетическом) состоянии. Обратный переход электронов из возбужденного состояния в обычное сопровождается либо испусканием фотонов, либо безызлучательным процессом - преимущественно Оже-рекомбинацией. Если ее скорость существенно меньше скорости испускания фотонов, тогда возникает когерентное (лазерное) излучение.

Довольно давно теоретиками была предложена концепция лазера на уровнях Ландау: в таком приборе можно управлять длиной волны, изменяя магнитное поле и добиться излучения в терагерцовом диапазоне. Но до сих пор надежное устройство подобной конструкции не было реализовано, именно из-за эффекта Оже-рекомбинации.

"Мы вырастили полупроводниковую наноструктуру на основе твердого раствора кадмий-ртуть-теллур с составом, в котором наблюдается безщелевой энергетический спектр - то есть ширина запрещенной зоны полупроводника равна нулю. Большая группа наших коллег из совместной международной лаборатории (
Laboratory of Terahertz and Mid-Infrared collective Phenomena in Semiconductor Nanostructures, TERAMIR), включая ученых из Франции, Германии и Польши провела исследования новых структур и экспериментально пронаблюдала подавление Оже-рекомбинации до трех порядков, что открывает перспективы для создания терагерцовых лазерных структур. Вырастить требуемый полупроводниковый материал непросто: в каждой его точке должен соблюдаться определенный состав с нужными концентрациями кадмия, теллура и ртути, и флуктуации состава должны быть минимальны. Невозможно избежать их полностью, но они тем меньше, чем ниже температура роста. Мы использовали метод молекулярно-лучевой эпитаксии, он позволяет выбрать минимальные ростовые температуры по сравнению с другими способами и вырастить кристаллические пленки нанометровой толщины заданного состава. Причем последний можно контролировать на атомарном уровне", - пояснил старший научный сотрудник лаборатории молекулярно-лучевой эпитаксии соединений A2B6 Института физики полупроводников СО РАН, кандидат физико-математических наук Николай Михайлов.

В Институте физики полупроводников ведутся многолетние исследования по разработке структур на основе теллурида кадмия и ртути, которые преимущественно используются в фотоприемниках инфракрасного излучения. У этого полупроводникового материала изменяется ширина запрещенной зоны в зависимости от соотношения кадмия и ртути в твердом растворе. Запрещенная зона - энергия, нужная электрону для перехода из валентной зоны в зону проводимости. Проще говоря, когда электроны преодолевают запрещенную зону, полупроводник начинает проводить ток.

"Твердый раствор теллурида кадмия и ртути при малом содержании последней переходит в инвертированное состояние, где зона проводимости и валентная зона как бы меняются местами. Существует критическая точка по составу, в которой ширина запрещенной зоны равна нулю, и энергетический спектр становится подобным графену", - отметил Николай Михайлов.

В этом случае при приложении к такой структуре магнитного поля происходит нехарактерное для обычного полупроводника неэквидистантное распределение уровней Ландау - уровней энергий свободных электронов в магнитном поле. Неэквидистантность означает то, что энергетическое расстояние между соседними уровнями неодинаково. Как следствие, Оже-рекомбинация становится практически невозможна, а электроны, переходя с высокоэнергетического состояния в низкоэнергетическое лестнице уровней энергии») испускают фотоны - возникает лазерное излучение.

Проведенные исследования показали, что материал на основе твердых растворов теллурида кадмия и ртути с составом, соответствующим безщелевому энергетическому спектру перспективен для создания компактного лазера для терагерцовых и инфракрасных областей спектра с перестраиваемой малыми магнитными полями длиной волны излучения.

Однако пока ключевое препятствие для широкомасштабного использования такого устройства - необходимость соблюдения рабочей температуры, близкой к абсолютному нулю, сообщили в пресс-службе Института физики полупроводников СО РАН.



Cмотрите также:  Наука  Новосибирская область
Архив
пн вт ср чт пт сб вск
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
 
Поиск по сайту
Что? Где? Когда?
*****

С 19 по 21 марта 2020 года пройдет Красноярский экономический форум

*****

20 марта 2020 года в Новосибирске стартует VII Транссибирский арт-фестиваль

*****

23-29 марта 2020 года в Томске пройдет Транссибирская школа по физике высоких энергий

*****

С 29 марта по 5 апреля в Иркутске пройдет чемпионат мира по хоккею с мячом 2020

******
Сохраним Байкал!

Экологический кризис на Байкале: новый эпизод с сине-зелеными водорослями
Все о клещах

Новосибирские ученые: как уберечься от заболеваний, переносимых клещами

Планета Земля

2036 год: Апофеоз или Апокалипсис?


Катастрофы: возможность или неизбежность
Реклама

Уникальные бактериальные препараты производят в наукограде Кольцово
* *******
О проекте Контакты Партнеры  
Rambler's Top100
Copyright © 2004-2009, РИА "Сибирь"
E-mail: rian@cn.ru
Телефон: 8(383) 214-20-12