Ученые МФТИ открыли «невозможный» эффект в чистых полупроводниках

Физики из Московского физико‑технического института показали, что эффект суперинжекции, который ранее считался невозможным в «чистых» полупроводниках, может реализовываться в них при правильной инженерии структуры. Результаты опубликованы в журнале Semiconductor Science and Technology, сообщает РИА Новости.

Суперинжекция используется в полупроводниковых лазерах и светодиодах и заключается в резком локальном росте концентрации носителей заряда. Классические теории предполагали, что она возможна только в гетероструктурах, где сочетаются разные полупроводниковые материалы. Это ограничивало применение эффекта в кремнии, алмазе и других базовых материалах микроэлектроники.

По словам сотрудника МФТИ Дмитрия Федянина, для кремния и германия суперинжекция ранее требовала криогенных температур, что ставило под сомнение её практический смысл. В новых расчётах показано, что в алмазе и нитриде галлия аналогичный механизм может работать уже при комнатной температуре, что делает такие материалы кандидатами для массовых устройств.

Команда Федянина и Игоря Храмцова рассмотрела многослойные структуры из алмаза с разными типами легирования. Моделирование показало, что при определённой конфигурации слоёв внутри «сэндвича» формируется область с концентрацией электронов, примерно в 10 тысяч раз превышающей ранее ожидаемые пределы. Это приводит к усилению излучения и повышению эффективности лазеров и светодиодов.

Алмаз и другие «чистые» полупроводники до сих пор редко использовались в массовых оптоэлектронных приборах из‑за сложности накачки и низкой концентрации носителей заряда. Новые данные показывают, что при правильном построении структуры эти ограничения можно обойти.

Как отмечают в МФТИ, открытый механизм позволит создавать ультрафиолетовые светодиоды и лазеры, яркость которых может оказаться на порядки выше теоретических оценок прошлых лет. Кроме алмаза, подход можно адаптировать к нитриду галлия и другим материалам, что потенциально удешевит производство мощных излучателей для электроники и телекоммуникаций.

Читайте также:

• Штраф до 10 тысяч рублей грозит россиянам за недопуск в квартиру газовщиков
• Россиянам рассказали, как обжаловать штраф, если за рулем автомобиля был другой человек
• Елка на праздники: какие штрафы и наказания грозят за самовольную вырубку ели
• «Произойдет автоматически»: Кому из россиян повысят пенсии с января 2026 года
• Что положено пенсионерам, у которых уже есть дети или внуки: выплаты и льготы