Создан работающий при комнатной температуре поляритонный нанолазер

Москва, 14:04, 21 Май 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.

Ученые из Научно-технологического института Тэгу Кёнбука (DGIST) представили нанолазер на основе поляритонов, работающий при комнатной температуре. Устройство сыграет важную роль в проектах, связанных с поляритонной физикой и квантовыми информационными системами.

Специалисты объявили о создании нанолазера командой профессора Чан Хи Чо в начале мая, сообщает sciencedaily.com. В проекте участвовали профессора Сон Джу Парк (DGIST) и Ритеш Агарвал (Пенсильванский университет). Результаты исследования представлены в Science Advances.

При взаимодействии созданных в процессе возбуждения материала кулоновских состояний пар электрон-дыра (экситонов) с фотонами формируется макроскопическая квантовая структура экситон-поляритон. Она сочетает свойства света и материи. Явление лежит в основе эффективных когерентных источников излучения, поляритонных лазеров. Они привлекают большое внимание научного сообщества из-за возможности работы на сверхмалой мощности. Но создание устройств затрудняет сложность управления термальной стабильностью экситонов, особенно в наномерных системах.

Для преодоления препятствия команда использовала «квантовый колодец» – пространство, пространство, куда легко падают электроны. Доктор Чан-Вон Кан внедрил элемент в боковую стенку наноструктуры полупроводника, обеспечив термическую стабильность экситонов при комнатной температуре. Обычно для ее достижения требуются холодные условия.

Структура помогла сформировать более эффективные и стабильные состояния экситонов-поляритонов, укрепив связи частиц со светом внутри полупроводника. Результаты легли в основу нанолазера, разработанного командой профессора Чо. Он стабильно функционирует при комнатной температуре, используя 10% мощности существующих аналогов.

«Новая структура полупроводников может улучшить свойства частиц, позволяя создавать новые нанолазеры, — сказал Чо. – Теперь мы можем разработать платформу для изучения физических явлений, связанных с поведением экситонов-поляритонов при комнатной температуре».