Статьи

Ученые продемонстрировали экситонный лазер

Опубликовано: 12.10.2018

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.

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.

Новости

Объемные расходомеры
Собрав букет нужно его хорошенько оформить. Как красиво упаковать цветы для дорого вам человека покажут специалисты. Завернуть букет в гофрированную бумагу или другой подручный материал сразу преобразит

Электромонтажные работы
Электрическая сеть является одной из самых главных составляющих любого жилища. Без нее сегодня трудно представить нашу жизнь, будь то в загородном доме, офисе или квартире. С другой стороны, все мы настолько

Белое домашнее вино
Вопросом, как правильно крутить руль авто, должен быть озабочен каждый начинающий автомобилист. Именно первые уроки, которые получает автомобилист в процессе обучения являются самыми важными, определяющими

Ресницы для наращивания
Современная косметология позволяет исправить практически любой недостаток во внешности. Нет никакой проблемы в том, чтобы «нарисовать» себе новые брови, увеличить губы или нарастить ногти. Другое дело,

Бетонный завод ПромБудЦентр
Мобильные платформы отлично подходят для развлечений, поэтому современные игроки активно используют их возможности для собственных развлечений. Большинство сограждан выбирает платформу Андроид, поэтому

Тормозной барабан
Также во главе списка необходимых вещей после секса находится питье воды. Занятие любовью нередко приравнивается к физической активности, помогающей сжечь определенное количество калорий. Сколько именно

Канцтовары
Пять дней в неделю мы просыпаемся с утра, затем идем на работу. Иногда — это любимое место, иногда — нет, но зачастую мы должны и обязаны работать для того, чтобы обеспечить свое существование. Мы проводим

Бакалавр богословия онлайн


 

rss