Руски учени откриха ефект на полупроводниците, който се смяташе за невъзможен

"Ако при случаите със силиция и германия за това са необходими криогенни температури, което поставя под въпрос ценността на този ефект, то в материали като диамант и калиев нитрид това може да се наблюдава при стайна температура. Това означава, че даденият ефект може да се използва при създаването на устройства за масовия пазар", разказа сътрудникът в института Дмитрий Федянин, цитиран от РИА "Новости".

Екипът на Федянин няколко години работи над създаването на нови източници на частици светлина, изучавайки различни екзотични материали, които рядко се използват при изготвянето на светодиоди и други излъчватели – или не се използват изобщо.

Така преди две години физиците успяват да превърнат диаманти, съдържащи примеси на атоми от други елементи, в своеобразни "фотонни револвери", способни да излъчват единични частици светлина при стайна температура. А през 2018 г. те използват материал, употребяван при производството на шкурки, за разработката на свръхбързи лазери, които от своя страна помагат за създаването на свръхбърз интернет.

Неотдавна Федянин и колегата му Игор Храмцов откриват още един ефект, който прави диаманта един от най-перспективните материали за създаване на евтини, компактни или просто крайно мощни полупроводникови лазери.

Но навлизането на диамантите и други "чисти" полупроводници в производството на лазери и светодиоди е затруднено от факта, че в тях има малко електрони и "дупки" – области с положителен заряд, чието взаимодействие произвежда частици светлина.

Този проблем, както показват и съветските и немските физици още преди половин век, може да се реши, ако се използва не един тип подобни материали, а своеобразен "сандвич" от няколко полупроводника със специално подбрани свойства. Чрез взаимодействието им концентрацията на един от типовете носители на заряд в центъра на "сандвича" или на границите между слоевете му ще се увеличи с няколко пъти.

Феноменът, който по-късно е наречен "суперинжекция", днес масово се използва за създаването на полупроводникови лазери, употребявани при производството на различни устройства. По-рано учените смятаха, че той възниква само при взаимодействие на полупроводниците с разни състави.

Това не им позволяваше да създават мощни твърди лазери на базата на "чист" силиций и други материали, използвани при "печата" на микросхеми. Въпреки това руските изследователи доказват, че това не е така, като изчисляват поведението на електроните и "дупките" в сандвича" от диамантени пластики, наситени с различни типове примеси.

Оказва се, че при достатъчен брой "слоеве" в тази конструкция и правилната им ширина възниква ефект, аналогичен със суперинжекцията. В резултат на това концентрацията на електрони вътре в "сандвича" се повишава около 10 пъти повече, отколкото беше смятано за възможно. При това диамантите не само не отстъпват на обичайните многослойни светодиоди и лазери, но и ги превъзхождат почти 100 пъти.

Както отбелязва пресслужбата на института, откритието на физиците ще позволи създаването на ултравиолетови светодиоди, които ще бъдат хиляди пъти по-ярки, отколкото някога е смятано. Могат да бъдат сглобявани не само от диаманти, но и от други прости свръхпроводници със сходни свойства, което значително ще намали цената им и ще ги направи по-мощни.

Разберете още как руски физици връщат времето назад!

Внимание! Всяко пълно или частично копиране на материали на Russia Beyond без писмено разрешение и директен линк към оригиналната публикация на Russia Beyond, включително от други електронни ресурси, ще се смята за грубо нарушение на Закона за защита на интелектуалната собственост на Руската федерация. Russia Beyond и медийният холдинг RT си запазват правото да реагират на подобни нарушения в различни държави, включително по съдебен ред.