Russische Physiker konnten das Problem der Erzeugung von Ferninfrarot-Laserstrahlung in Halbleiterstrukturen lösen. Zu diesem Zweck erstellten sie Quantentöpfe aus Cadmium-Quecksilber-Tellurid. Die Ergebnisse wurden im ACS Photonics Journal veröffentlicht.
In einem herkömmlichen Halbleiterdiodenlaser tritt Strahlung während der Rekombination auf - der gegenseitigen Vernichtung von Elektronen und Löchern. Die Emission von Strahlung eines bestimmten Bereichs ist jedoch bei weitem nicht die einzige Auswirkung dieses Prozesses.
Ein Teil der Energie während einer solchen Rekombination kann zur Erhöhung der Energie der umgebenden Elektronen verwendet werden. Dieser Prozess der "Verschwendung" von Elektron-Loch-Paaren in Wärme wird als Auger-Rekombination bezeichnet - zu Ehren des französischen Physikers Pierre Auger, der diesen Effekt entdeckte.
Die Geschwindigkeit des Auger-Prozesses steigt bei Halbleitern mit kleiner Bandlücke stark an. Es sind jedoch diese Materialien, die zur Herstellung von Ferninfrarotlasern benötigt werden. Und genau diese Laser sind bei Untersuchungen biologischer Objekte und Problemen der Gasspektroskopie gefragt.
Forscher des Moskauer Instituts für Physik und Technologie und des Instituts für Physik der Mikrostrukturen der Russischen Akademie der Wissenschaften in Nischni Nowgorod haben einen Weg vorgeschlagen, um diesen Effekt zu umgehen. Nach den Ergebnissen ihrer Forschung kann Cadmium-Quecksilber-Tellurid das optimale Material für Laseranwendungen werden.
Frühere Experimente mit diesem Material haben die Möglichkeit bestätigt, Strahlung mit einer Wellenlänge von bis zu 20 Mikrometern zu erzeugen. Die Berechnungen der Autoren haben jedoch gezeigt, dass dies nicht die Grenze ist und die Strahlungswellenlänge auf 50 Mikrometer erhöht werden kann. Der Wellenlängenbereich von 30 bis 50 Mikrometer ist für bestehende Halbleiterlaser, die auf Elementen der III- und V-Gruppen des Periodensystems basieren, aufgrund der starken Selbstabsorption am "verbotensten". Aber dieser negative Effekt - wie die Auger-Rekombination - wird in Quecksilber-Tellurid stark abgeschwächt, diesmal aufgrund der großen Masse von Atomen, aus denen das Kristallgitter besteht. Daher halten Forscher das neue Material für vielversprechend für den Einsatz in Lasertechnologien.
Verfasser: Nikita Shevtsev
