Ученые МФТИ ведут работу над «невозможным» феноменом в полупроводниках

Физики из МФТИ заявили, что один из принципов, лежащих в основе работы лазеров и светодиодов, может быть реализован в "идеальных" полупроводниках, что ранее считалось невозможным.

По словам сотрудника МФТИ Дмитрия Федянина, в отличие от кремния и германия, где для реализации эффекта требуются очень низкие температуры, в таких материалах, как алмаз и нитрид галлия, он может наблюдаться при комнатной температуре. Принцип открывает возможности для использования уникального явления в устройствах, предназначенных для широкого потребления.

Группа Федянина занимается разработкой новых источников света, исследуя экзотические материалы, которые редко или совсем не используются в производстве светодиодов и других излучателей. Два года назад они создали "фотонные револьверы" на основе алмазов с примесями, способные испускать одиночные фотоны при комнатной температуре. А в 2018 году ученые использовали материал, применяемый в абразивной промышленности, для создания сверхбыстрых лазеров, перспективных для разработки высокоскоростного интернета.

Недавнее открытие Федянина и его коллег делает алмазы одними из наиболее перспективных материалов для создания недорогих, компактных и мощных полупроводниковых лазеров. Ранее считалось, что низкая концентрация электронов и "дырок" в алмазах и других "чистых" полупроводниках затрудняет их использование в лазерах и светодиодах.

Исследования советских и немецких ученых показали, что эту проблему можно решить за счет создания структуры из нескольких полупроводников с особыми свойствами. В результате взаимодействия концентрация носителей заряда в центре структуры или на границах между слоями значительно увеличивается. Феномен, известный как "суперинжекция", широко применяется в современных полупроводниковых лазерах. До недавнего времени считалось, что он возникает только при взаимодействии полупроводников разного состава.