Les physiciens russes ont pu résoudre le problème de la création d'un rayonnement laser infrarouge lointain dans les structures semi-conductrices. Pour ce faire, ils ont créé des puits quantiques à partir de tellurure de cadmium-mercure. Les résultats ont été publiés dans la revue ACS Photonics.
Dans un laser à diode à semi-conducteur classique, un rayonnement se produit lors de la recombinaison - l'annihilation mutuelle des électrons et des trous. Mais l'émission de rayonnement d'une certaine gamme est loin d'être le seul effet de ce processus.
Une partie de l'énergie pendant une telle recombinaison peut être dépensée pour augmenter l'énergie des électrons environnants. Ce processus de «gaspillage» de paires électron-trou en chaleur est appelé recombinaison Auger - en l'honneur du physicien français Pierre Auger, qui a découvert cet effet.
La vitesse du processus Auger augmente fortement dans les semi-conducteurs avec une faible bande interdite. Mais ce sont ces matériaux qui sont nécessaires pour créer des lasers infrarouges lointains. Et ce sont ces lasers qui sont demandés dans les études d'objets biologiques et les problèmes de spectroscopie des gaz.
Des chercheurs de l'Institut de physique et de technologie de Moscou et de l'Institut de physique des microstructures de l'Académie russe des sciences de Nizhny Novgorod ont proposé un moyen de contourner cet effet. Selon les résultats de leurs recherches, le tellurure de cadmium-mercure peut devenir le matériau optimal pour les applications laser.
Des expériences antérieures avec ce matériau ont confirmé la possibilité de créer un rayonnement d'une longueur d'onde allant jusqu'à 20 microns. Mais les calculs des auteurs ont montré que ce n'est pas la limite, et la longueur d'onde du rayonnement peut être augmentée à 50 microns. La gamme de longueurs d'onde de 30 à 50 microns est la plus "interdite" pour les lasers à semi-conducteurs existants basés sur des éléments des groupes III et V du tableau périodique en raison d'une forte auto-absorption. Mais cet effet négatif - comme la recombinaison Auger - est considérablement affaibli dans le tellurure de mercure, cette fois en raison de la grande masse d'atomes qui composent le réseau cristallin. Par conséquent, les chercheurs considèrent que le nouveau matériau est prometteur pour une utilisation dans les technologies laser.
Auteur: Nikita Shevtsev
