Banyak perangkat semikonduktor beroperasi dengan menciptakan kepadatan tinggi pembawa nonequilibrium di bawah tegangan bias. Pembawa tersebut (elektron dan lubang) mampu menggabungkan kembali atau mengubah sifat semikonduktor, dan fenomena ini dapat dimanfaatkan untuk modulasi cahaya.
Intensitas cahaya sebanding dengan konsentrasi elektron dan lubang dan seberapa cepat mereka bergabung kembali. Perangkat modern seperti laser dan LED (digunakan di internet berkecepatan tinggi dan printer laser) mengandalkan proses ini.
Namun, tidak ada semikonduktor yang dapat memberikan konsentrasi elektron dan lubang yang cukup. Pada 1960-an, para ilmuwan menemukan solusi – heterostruktur yang mengandung dua atau lebih semikonduktor.
Dalam heterostruktur seperti itu, semikonduktor diapit di antara dua semikonduktor dengan celah pita yang lebih besar. Dengan cara ini, konsentrasi elektron dan lubang lapisan tengah dapat ditingkatkan ke tingkat yang cukup tinggi dengan menerapkan tegangan bias maju. Efek ini disebut superinjeksi , dan begitulah LED dan laser modern dibuat.
Untuk membuat heterostruktur yang layak, penting untuk memilih semikonduktor yang memiliki periode kisi kristal yang sama. Ini menghasilkan lebih sedikit cacat pada antarmuka antara semikonduktor, dan dengan demikian sumber cahaya lebih terang.
Heterostruktur ini sulit dibuat dibandingkan dengan struktur homo (terbuat dari semikonduktor tunggal). Selama bertahun-tahun, para ilmuwan telah mencoba menggunakan struktur homo untuk membangun sumber cahaya, tetapi mereka belum berhasil.
Baru-baru ini, para peneliti di Institut Fisika dan Teknologi Moskow menerbitkan sebuah makalah di mana mereka menggambarkan perspektif baru dalam merancang perangkat pemancar cahaya.
Makalah ini menunjukkan bahwa superinjeksi dapat dicapai hanya dengan satu semikonduktor. Dan hal terbaiknya adalah dapat dilakukan dengan menggunakan semikonduktor terkenal yang sudah tersedia.
Referensi:IOPScience | DOI:10.1088/1361-6641/ab0569 | MIPT
Saat ini, semikonduktor silikon dan germanium digunakan untuk membuat sumber cahaya terang, yang mendukung superinjeksi pada suhu kriogenik. Namun, dalam kasus galium nitrida dan intan, superinjeksi yang kuat dapat terjadi pada suhu kamar. Efeknya dapat dimanfaatkan untuk memproduksi peralatan pasar massal.
Ilustrasi homo- dan heterostruktur | Kredit:MIPT
Superinjeksi pada berlian dapat menghasilkan konsentrasi 10.000 kali lebih tinggi daripada yang dianggap mungkin. Oleh karena itu, berlian dapat digunakan sebagai dasar untuk dioda pemancar sinar ultraviolet ribuan kali lebih terang dari perhitungan paling optimis sebelumnya. Selain itu, efeknya hingga 100 kali lebih kuat daripada laser semikonduktor dan LED yang ada berdasarkan heterostruktur.
Studi ini memungkinkan untuk menyuntikkan elektron berdensitas tinggi ke dalam volume besar, meningkatkan efisiensi injeksi elektron, yang secara drastis dapat meningkatkan kecerahan sumber foton tunggal dan dioda pemancar cahaya berbasis berlian.
Menurut para peneliti, superinjeksi dapat terjadi di berbagai semikonduktor, mulai dari bahan 2D hingga semikonduktor celah pita lebar konvensional.
Baca:Teknologi Laser yang Ada Cukup Kuat Untuk Menarik Alien yang Berjarak 20.000 Tahun Cahaya
Ini dapat memungkinkan pembuatan LED ungu, ultraviolet, putih, dan biru yang sangat efisien, bersama dengan sumber cahaya untuk Li-Fi (komunikasi nirkabel optik), instrumen optik untuk diagnostik penyakit awal, pemancar untuk internet kuantum, dan jenis laser baru. .
Teknologi Industri
Diperkirakan ada 230.000-245.000 anggota wajib militer yang memisahkan diri dari militer setiap tahun. Lebih dari 70 tahun yang lalu, Richard McCarthy berada di tengah transisi seperti itu. Setelah bertugas di Pasifik selama Perang Dunia II, veteran berusia 21 tahun itu pulang ke Pennsylvania, ber
Putra saya baru saja lulus dari Cubs dan mengikuti Pramuka ketika saya diperkenalkan dengan Pasukan Pramuka barunya selama perjalanan berkemah di Pawtucaway State Park di New Hampshire. Saya menawarkan diri untuk membantu tamasya akhir pekan dan berpikir itu akan menjadi pengalaman hebat, menghabisk
Bakteri dapat berfungsi sebagai mesin titik akhir yang paling efisien karena mereka berkomunikasi secara efektif dan memiliki mesin dan sensor bawaan. Internet of Things terdiri dari semua jenis perangkat elektronik dan sensor, tetapi tidak harus terbatas pada elektronik. Beberapa ilmuwan mengajuk
Orang mungkin mendengar tentang sinar ultraviolet (UV) dan sinar UV dari dokter kulit dan dokter mata. Namun, pada kenyataannya, masyarakat umum mungkin tidak memahami seluk beluk yang rumit dari jenis cahaya ini—atau bahaya radiasi ultraviolet di tempat kerja. Sinar UV dan radiasi secara alami ada
