Исследователи из Киотского университета объявили о прорыве и больших перспективах в создании сверхскоростных транзисторов и высокоэффективных фотоэлементов.

Работая с обычным и широко распространенным полупроводниковым материалом, арсенидом галлия (GaAs), ученые заметили, что облучение образца GaAs терагерцевыми (1000 гигагерц) импульсами электрического поля вызывает лавину пар электрон-дырка (экситонов).

За один цикл с длинной импульса всего лишь около пикосекунды (10^-12 с), плотность экситонов по сравнению с исходным состоянием образца увеличивается в 1000 раз. Терагерцевый импульс создается с помощью интенсивного (1 МВ/см²), в результате лавину экситонов можно наблюдать благодаря яркой люминесценции в ближнем инфракрасном спектре.

Рис. 1. Пикосекундные терагерцевые импульсы вызывают лавину экситонов из арсенида галлия.

Открытие японских ученых может найти применение в самых разных областях науки и техники. Так, авторы открытия изначально работали над новыми технологиями получения изображений биологических тканей. В частности волны терагерцевого излучения могут помочь создать микроскоп, позволяющий заглянуть внутрь живых клеток и наблюдать за процессами внутри них в режиме реального времени.

Данное явление можно применить в перспективных сверхскоростных устройствах, например лавинных фотодиодах с фемтосекундным разрешением и чувствительностью к одному фотону, а также эффективных электролюминесцентных и фотоэлектрических устройствах нанометрового масштаба.