Ruski fiziki so lahko rešili problem ustvarjanja daljnega infrardečega laserskega sevanja v polprevodniških strukturah. Da bi to naredili, so ustvarili kvantne vdolbinice iz kadmij-živosrebrnega telurida. Rezultati so bili objavljeni v reviji ACS Photonics.
V običajnem polprevodniškem diodnem laserju se med rekombinacijo pojavi sevanje - medsebojno uničevanje elektronov in lukenj. Toda emisija sevanja določenega obsega še zdaleč ni edini učinek tega procesa.
Del energije med takšno rekombinacijo lahko porabimo za povečanje energije okoliških elektronov. Ta postopek "zapravljanja" parov elektronov-lukenj v toploto se imenuje Augerjeva rekombinacija - v čast francoskega fizika Pierra Augerja, ki je odkril ta učinek.
Hitrost Augerjevega procesa se močno poveča v polprevodnikih z majhno vrzeljo. Toda ti materiali so potrebni za ustvarjanje daljinskih infrardečih laserjev. In prav ti laserji so povpraševani pri preučevanju bioloških objektov in problemih plinske spektroskopije.
Raziskovalci z moskovskega inštituta za fiziko in tehnologijo in z Inštituta za fiziko mikrostruktur Ruske akademije znanosti v Nižnjem Novgorodu so predlagali način, kako doseči ta učinek. Glede na rezultate njihovih raziskav lahko kadmij-živosrebrni telurid postane optimalen material za laserske aplikacije.
Prejšnji poskusi s tem materialom so potrdili možnost nastanka sevanja z valovno dolžino do 20 mikronov. Toda izračuni avtorjev so pokazali, da to ni meja, in valovno dolžino sevanja je mogoče povečati na 50 mikronov. Razpon valovne dolžine od 30 do 50 mikronov je zaradi močne samo-absorpcije najbolj "prepovedan" za obstoječe polprevodniške laserje, ki temeljijo na elementih skupin III in V periodične tabele. Toda ta negativni učinek - kot Augerjeva rekombinacija - je močno oslabljen v živosrebrnem teluridu, tokrat zaradi velike mase atomov, ki sestavljajo kristalno rešetko. Zato raziskovalci menijo, da je nov material obetaven za uporabo v laserskih tehnologijah.
Avtor: Nikita Shevtsev