|  | 24 октября 2015 | Новости науки и техники

Ученые продемонстрировали первый в своем роде экситонный лазер, изготовленный из материала одноатомной толщины

Излучение лазера


Создание ультракомпактных фотонных и оптоэлектронных устройств следующего поколения будет невозможно без наличия высокоэффективного миниатюрного источника света, лазера. Ученые из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли разработали и изготовили опытные образцы достаточно уникального источника света - лазера, носителями энергии в котором являются квазичастицы, называемые экситонами, который изготовлен из "плоского" материала, дисульфида вольфрама, помещенного внутрь специального дискового микрорезонатора. И этот лазер за счет необычного принципа его работы способен вырабатывать когерентное излучение в диапазоне видимого света достаточно высокой яркости.

В современном мире нанотехнологий и электроники одними из самых перспективных материалов считаются двухмерные металлические дихалькогениды (transition metal dichalcogenides, TMDC). Приборы, созданные с использованием таких материалов, обладают высокой эффективностью с точки зрения требующейся им для работы энергии, ведь электроны движутся в таких материалах намного быстрее, нежели в традиционном кремнии. В отличие от графена, у TMDC-материалов имеется естественная электронная запрещенная зона, при помощи которой электрическая проводимость материала может быть переключена, при помощи определенного воздействия материал из проводника может превратиться в диэлектрик и наоборот.

Дисульфид вольфрама является одним из самых ярких представителей семейства TMDC-материалов, уникальные свойства которого делают его идеально подходящим для использования в фотонике и оптоэлектронике. Однако, процессы, которые происходят в этом материале при излучении им когерентного света, были не до конца понятны ученым, что сдерживало его практическое применение.

Структура микрорезонатора


Проводя исследования, группа профессора Сяна Занга (Xiang Zhang), директора Отдела материаловедения лаборатории Лоуренса, создала микрорезонатор на основе "микровпадины, использующей эффект "шепчущей галереи"". Плазмоны, электромагнитные волны, распространяющиеся по поверхности металла, попадают во впадину микрорезонатора и многократно усиливаются, что приводит к увеличению общей эффективности светоизлучающего устройства. Но, создавая новый лазер, исследователи приспособили технологию микрорезонансной впадины для ее работы с экситонами, квазичастицами, состоящими из связанной пары электрон-дырка, которые образуются под воздействием фотонов света.

"Создавая новый экситонный лазер мы осадили на подложку металлическое покрытие и разработали микродисковый резонатор, который использует эффект шепчущей галереи. За счет использования определенных уловок этот эффект проявляется с максимальной эффективностью по отношению к экситнонам, а не к плазмонам, и это дало высокое значение фактора Q с низким расходом энергии" - рассказывает профессор Занг, - "Когда монослой дисульфида вольфрама, являющийся рабочим телом лазера, зажат между двумя диэлектрическими слоями резонатора, мы получаем когерентное излучение, подавая на эту структуру весьма небольшой электрический потенциал".

В дополнение к фотонике и оптоэлектронике, технология плоского экситонного лазера может найти применение еще в одной области - в валлитронике (valleytronic). Технологии из этой области используют передачу и обработку цифровой информации, закодированной в виде импульса вращения электрона, который перемещается через кристаллическую решетку материала, как волна с несколькими энергетическими пиками и минимумами. И сейчас валлитроника рассматривается в качестве альтернативы спинтронике и некоторым видам квантовых вычислений.




Ключевые слова:
Лазер, Плоский, Материал, Дисульфид, Вольфрам, Экситон, Электрон, Дырка, Резонатор, Плазмон, Эффективность

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Органические лазеры могут стать основой цветных дисплеев и проекторов новог ...
  • Разработана технология, позволяющая устранить дефекты материалов одноатомно ...
  • Создан лазер, размером с рисовое зерно, накачка которого производится едини ...
  • Ученые обнаружили способ использовать пьезоэлектрический эффект в "плоских ...
  • Двумерные материалы - основа чернил для печати гибкой и эластичной электрон ...




  • 24 октября 2015 13:02
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3864
    Странно, пишут практически каждый день о свершениях, котрые "являются ключевыми для квантовых вычислений и компьютеров". А воз как стоял на месте, так и будет там стоять еще долгое время.


    --------------------
        
    24 октября 2015 13:03
    #2 Написал: Nikalen

    Публикаций: 0
    Комментариев: 69
    Вот бы видео приложили.


    --------------------
        
    24 октября 2015 16:17
    #3 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3864
    Nikalen Нет еще камеры, способной снимать видео в таких масштабах, на уровне одноатомных материалов.


    --------------------
        
    24 октября 2015 23:59
    #4 Написал: Stenly76

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    FomaNeverujuwij,
    не переживай. Они через какое-то время наклепают много лазеров, оптических ячеек памяти и прочего хламу. Скидают это все в мешок. Хорошенько встряхнут - и вот готов квантовый компьютер :)
        
    26 октября 2015 13:46
    #5 Написал: Zerger

    Публикаций: 0
    Комментариев: 776
    ждите к 2040 году.


    --------------------
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.