Ruskí fyzici dokázali vyriešiť problém vytvárania ďalekosiahleho infračerveného laserového žiarenia v polovodičových štruktúrach. Za týmto účelom vytvorili kvantové vrty z teluridu kadmia a ortuti. Výsledky boli publikované v časopise ACS Photonics.
V konvenčnom polovodičovom diódovom laseri dochádza k žiareniu počas rekombinácie - vzájomnému zničeniu elektrónov a dier. Avšak emisia žiarenia určitého rozsahu nie je zďaleka jediným účinkom tohto procesu.
Časť energie počas takejto rekombinácie sa môže minúť na zvýšenie energie okolitých elektrónov. Tento proces „plytvania“párov elektrónových otvorov do tepla sa nazýva Augerova rekombinácia - na počesť francúzskeho fyzika Pierra Augera, ktorý tento účinok objavil.
Rýchlosť Augerovho procesu sa výrazne zvyšuje v polovodičoch s malou medzerou v pásme. Tieto materiály sú však potrebné na vytvorenie ďalekosiahlych infračervených laserov. A práve tieto lasery sú žiadané pri štúdiu biologických objektov a problémov plynovej spektroskopie.
Vedci z Moskovského fyzikálneho a technologického inštitútu a Ústavu fyziky mikroštruktúr Ruskej akadémie vied v Nižnom Novgorode navrhli spôsob, ako tento účinok obísť. Podľa výsledkov ich výskumu sa telurid kadmia a ortuti môže stať optimálnym materiálom pre laserové aplikácie.
Predchádzajúce experimenty s týmto materiálom potvrdili možnosť vytvorenia žiarenia s vlnovou dĺžkou až 20 mikrónov. Výpočty autorov však ukázali, že to nie je limit a vlnová dĺžka žiarenia sa môže zvýšiť na 50 mikrónov. Rozsah vlnových dĺžok od 30 do 50 mikrónov je najviac „zakázaný“pre existujúce polovodičové lasery založené na prvkoch skupín III a V periodickej tabuľky z dôvodu silnej vlastnej absorpcie. Ale tento negatívny účinok - ako Augerova rekombinácia - je značne oslabený v teluride ortuti, tentoraz kvôli veľkej hmotnosti atómov, ktoré tvoria kryštálovú mriežku. Preto vedci považujú nový materiál za sľubný pre použitie v laserových technológiách.
Autor: Nikita Shevtsev