Terahertz-Puls erhöht die Elektronendichte um das 1000-fache

Terahertz-Puls erhöht die Elektronendichte um das 1000-fache
Anonim

von der Kyoto University

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Forscher der Universität Kyoto haben einen Durchbruch mit weitreichenden Auswirkungen auf Halbleiterbauelemente angekündigt. Die Ergebnisse, die in der Ausgabe des Fachmagazins Nature Communications vom 20. Dezember veröffentlicht wurden, könnten zur Entwicklung von Ultrahochgeschwindigkeitstransistoren und hocheffizienten Photovoltaikzellen führen.

Bei der Arbeit mit Standard-Halbleitermaterial (Galliumarsenid, GaAs) beobachtete das Team, dass die Exposition der Probe gegenüber einem elektrischen Feldpuls im Terahertz-Bereich (1.000 Gigahertz) zu einer Lawine von Elektronen-Loch-Paaren (Exzitonen) führte. Dieser Einzelzykluspuls, der nur eine Pikosekunde (10 -12 s) dauerte, führte zu einem 1000-fachen Anstieg der Excitondichte im Vergleich zum Ausgangszustand der Probe.

"Der Terahertz-Puls setzt die Probe einem intensiven elektrischen Feld von 1 MV / cm 2 aus", erklärt Hideki Hirori, Teamleiter und Assistenzprofessor am Institut für Integrierte Zellmaterialwissenschaften (iCeMS) der Universität Kyoto. "Die resultierende Exzitonenlawine kann durch eine helle Lumineszenz im nahen Infrarot bestätigt werden, was eine Zunahme der Anzahl der Ladungsträger um drei Größenordnungen zeigt."

Die Forschung in Kyoto mit Terahertz-Wellen wird von Professor Koichiro Tanaka geleitet, dessen Labor am iCeMS zahlreiche Anwendungen verfolgt, darunter die Entwicklung neuer biologischer Bildgebungstechnologien.

"Da Terahertz-Wellen empfindlich gegenüber Wasser sind, ist es unser Ziel, ein Mikroskop zu entwickeln, mit dem wir in Echtzeit in lebende Zellen schauen können", sagt Prof. Tanaka. "Diese soeben veröffentlichten Ergebnisse unter Verwendung von Halbleitern sind ein völlig anderes Gebiet der Wissenschaft, aber sie zeigen das reiche Potenzial, das in der Untersuchung von Terahertz-Wellen liegt."