Russiske fysikere var i stand til at løse problemet med at skabe langt infrarød laserstråling i halvlederstrukturer. For at gøre dette skabte de kvantebrønde fra cadmium-kviksølv-tellurid. Resultaterne blev offentliggjort i ACS Photonics-tidsskrift.
I en konventionel halvlederdiodelaser opstår stråling under rekombination - den gensidige udslettelse af elektroner og huller. Men emissionen af stråling i et bestemt område er langt fra den eneste effekt af denne proces.
En del af energien under en sådan rekombination kan bruges på at øge energien i de omgivende elektroner. Denne proces med at "spilde" elektronhullepar i varme kaldes Auger-rekombination - til ære for den franske fysiker Pierre Auger, der opdagede denne effekt.
Hastigheden for Auger-processen stiger kraftigt i halvledere med et lille båndgap. Men det er disse materialer, der er nødvendige for at skabe langt infrarøde lasere. Og det er disse lasere, der efterspørges i undersøgelser af biologiske genstande og gasspektroskopiproblemer.
Forskere fra Moskva Institut for Fysik og Teknologi og Institutet for Fysik for Mikrostrukturer fra Det Russiske Videnskabelige Akademi i Nizjnij Novgorod har foreslået en måde at omgå denne effekt på. I henhold til resultaterne af deres forskning kan cadmium-kviksølv-tellurid blive det optimale materiale til laseranvendelser.
Tidligere eksperimenter med dette materiale har bekræftet muligheden for at skabe stråling med en bølgelængde på op til 20 mikron. Men forfatterens beregninger har vist, at dette ikke er grænsen, og strålingsbølgelængden kan øges til 50 mikron. Bølgelængdeområdet fra 30 til 50 mikron er det mest "forbudte" for eksisterende halvlederlasere baseret på elementer fra gruppe III og V i det periodiske system på grund af stærk selvabsorption. Men denne negative virkning - ligesom Auger-rekombination - er stærkt svækket i kviksølv-tellurid, denne gang på grund af den store masse af atomer, der udgør krystalgitteret. Derfor betragter forskere det nye materiale som lovende til brug i laserteknologier.
Forfatter: Nikita Shevtsev