Ученые МФТИ обнаружили «невозможный» феномен суперинжекции в материалах

ВчераВчера

1 мин

В журнале Semiconductor Science and Technology вышла статья учёных МФТИ, представивших новый подход к реализации суперинжекции в «чистых» полупроводниках. Традиционно этот эффект — резкое увеличение концентрации электронов и дырок — удавалось получить только в сложных многослойных структурах и при очень низких температурах, что ограничивало практическое применение технологии. Команда под руководством Дмитрия Федянина впервые показала, что суперинжекцию можно обеспечить при комнатной температуре в таких материалах, как алмаз (C) и нитрид галлия (GaN). Это открывает путь к созданию ультраэффективных устройств на основе простых полупроводников без необходимости в сложных архитектурах. Учёные сосредоточились на материалах, которые редко используют в лазерных и светодиодных технологиях, включая алмазные структуры с примесями. Ранее уже было доказано, что такие алмазы способны генерировать одиночные фотоны при комнатной температуре — важный шаг для создания сверхбыстрых лазеров и квантовых у

Команда под руководством Дмитрия Федянина впервые показала, что суперинжекцию можно обеспечить при комнатной температуре в таких материалах, как алмаз (C) и нитрид галлия (GaN). Это открывает путь к созданию ультраэффективных устройств на основе простых полупроводников без необходимости в сложных архитектурах.

Учёные сосредоточились на материалах, которые редко используют в лазерных и светодиодных технологиях, включая алмазные структуры с примесями. Ранее уже было доказано, что такие алмазы способны генерировать одиночные фотоны при комнатной температуре — важный шаг для создания сверхбыстрых лазеров и квантовых устройств.

Федянин и Игорь Храмцов исследовали «сэндвич»-структуры из алмазных слоёв с разной концентрацией примесей и провели математическое моделирование распределения носителей заряда. Они выяснили, что при правильном подборе толщин и состава слоёв можно добиться эффекта, аналогичного суперинжекции, увеличив концентрацию электронов в активной зоне на порядок по сравнению с традиционными методами.

Результаты показали, что такие алмазные структуры могут обеспечивать яркость и эффективность, сравнимую с классическими многослойными лазерами. По расчётам МФТИ, технология позволит создать ультрафиолетовые светодиоды, яркость которых может превышать прежние прогнозы в тысячи раз.

Метод можно адаптировать и к другим простым полупроводниковым материалам, что делает перспективными новые поколения мощных лазеров и светодиодов для телекоммуникаций, медицины, промышленности и других сфер.