Vene füüsikud suutsid lahendada pooljuhtstruktuurides kauge infrapuna laserkiirguse tekitamise probleemi. Selleks lõid nad kaadmium-elavhõbe-telluriidist kvantkaevud. Tulemused avaldati ajakirjas ACS Photonics.
Tavalises pooljuhtdioodlaseris toimub rekombinatsiooni ajal kiirgus - elektronide ja aukude vastastikune hävitamine. Kuid teatud vahemiku kiirgusemissioon pole kaugeltki selle protsessi ainus mõju.
Osa sellise rekombinatsiooni energiast saab kulutada ümbritsevate elektronide energia suurendamiseks. Seda elektron-auk paaride kuumusse raiskamise protsessi nimetatakse Augeri rekombinatsiooniks - selle efekti avastanud prantsuse füüsiku Pierre Augeri auks.
Augeri protsessi kiirus suureneb väikese ribalaiusega pooljuhtides tugevalt. Kuid just neid materjale on vaja kauge infrapunalaserite loomiseks. Ja just need laserid on nõudluseks bioloogiliste objektide ja gaasispektroskoopia probleemide uurimisel.
Moskva füüsika- ja tehnoloogiainstituudi ning Venemaa Teaduste Akadeemia Nižni Novgorodi mikrostruktuuride füüsika instituudi teadlased on pakkunud välja viisi selle efekti saavutamiseks. Nende uurimistöö tulemuste kohaselt võib kaadmiumi-elavhõbe-telluriidist saada optimaalne materjal laserrakenduste jaoks.
Varasemad katsetused selle materjaliga on kinnitanud võimalust luua kiirgust lainepikkusega kuni 20 mikronit. Kuid autorite arvutused on näidanud, et see pole piir ja kiirguslainepikkust saab suurendada 50 mikronini. Lainepikkuste vahemik 30-50 mikronit on perioodilise tabeli III ja V rühma elementidel põhinevate olemasolevate pooljuhtlaserite jaoks tugevaima eneseimavuse tõttu kõige "keelatud". Kuid see negatiivne mõju - nagu Augeri rekombinatsioon - nõrgeneb märkimisväärselt elavhõbe-telluriidis, seekord kristallvõre moodustava suure aatomite massi tõttu. Seetõttu peavad teadlased uut materjali paljulubavaks kasutamiseks lasertehnoloogiates.
Autor: Nikita Ševtsev
