Terahertsin valo ohjaa atomisen ohuita puolijohteita

Bielefeldin yliopiston ja Leibniz-instituutin kiinteän olomuodon ja materiaalien tutkimuslaitoksessa Dresdenissä (IFW Dresden) on kehitetty menetelmä atomitason ohuiden puolijohteiden ohjaamiseksi ultralyhyiden valopulssien avulla.

Nature Communications -lehdessä julkaistu tutkimus voisi tasoittaa tietä komponenteille, joita ohjataan ennennäkemättömällä nopeudella suoraan valolla – mikä toisi mukanaan uuden sukupolven optoelektronisia laitteita.

Tutkijat käyttävät erityisesti suunniteltuja nanoskaalan antenneja muuntaakseen terahertsivaloa pystysuoriksi sähkökentiksi atomitason ohuissa puolijohteissa, kuten molybdeenidisulfidissa (MoS₂).

"Perinteisesti tällaisia pystysuoria sähkökenttiä, joita käytetään esimerkiksi transistoreiden ja muiden elektronisten laitteiden kytkemiseen, sovelletaan elektronisella tahdistuksella, mutta tämä menetelmä on pohjimmiltaan rajoittunut suhteellisen hitaisiin vasteaikoihin", selittää projektin johtaja, fysiikan professori, tohtori Dmitry Turchinovich Bielefeldin yliopistosta.

"Lähestymistapamme käyttää itse terahertsivaloa ohjaussignaalin tuottamiseen puolijohdemateriaalissa – mikä mahdollistaa teollisuusyhteensopivan, valolla toimivan, ultranopean optoelektronisen teknologian, joka ei ollut aiemmin mahdollista."

Tekniikka mahdollistaa elektronisen rakenteen reaaliaikaisen hallinnan alle pikosekunnin aikaskaaloilla. Tutkijat pystyivät kokeellisesti osoittamaan, että materiaalin optisia ja elektronisia ominaisuuksia voidaan selektiivisesti muuttaa valopulssien avulla.

Tämä kehitys voi johtaa ultranopeisiin signaalinohjauslaitteisiin, elektronisiin kytkimiin ja antureihin. Tällaisia komponentteja käytetään tiedonsiirrossa, kameroissa ja laserjärjestelmissä. Mahdollisia sovellusalueita ovat viestintäjärjestelmät, laskenta, kuvantaminen ja kvanttiteknologiat.

Aiheesta aiemmin:

Terahertsivalon polarisaation nopeaa modulaatiota

Valolla magnetoitu antiferromagneetti

Topologista valon ohjausta ja THz-modulaatiota