«Поляритоника» - новое слово, а может быть, и направление

2 июнь, 2008 - 13:28Леонід Бараш

Исследователи из Греции сделали важный шаг на пути создания практических оптоэлектронных устройств с использованием поляритонов – квазичастиц, с помощью которых может быть описано, как свет взаимодействует с полупроводниками и другими материалами. Эта квазичастица «состоит» из двух различных сущностей: пары электрон—дырка, или экситона, и фотона, который излучается при рекомбинации пары. Излученный фотон создает другой экситон, и цикл повторяется. Такой продолжающийся обмен энергией между фотонами и экситонами может быть описан в терминах поляритонных состояний.

Так вот, Павлос Савидис (Pavlos Savvidis) из Критского университета с коллегами сделал диоды из арсенида галлия, которые излучают свет прямо из таких поляритонных состояний при температуре 235 К, которая только на 60 К ниже комнатной. Таким образом, это первое поляритонной устройство на базе арсенида галлия, работающее при почти комнатной температуре.

Исследователи изготовили свой светодиод с помощью молекулярно-лучевой эпитаксии – стандартной техники при создании арсенид-галлиевых устройств. Фотоны захватывались тонкими микрополостями, которые создавались между двумя зеркалами Брэгга (структуры, образующие зеркала из микрополостей) с высокими коэффициентами отражения. Экситоны захватывались в квантовые колодцы, которые для усиления их связи с фотонами располагались на двух концах микрополости. Наконец, внизу и вверху устройства крепились электроды, которые инжектировали соответственно электроны и дырки.

Поляритонные устройства могут найти применение при создании поляритонных лазеров, светодиодов, усилителей, коммутаторов и поляризационных модуляторов. Чрезвычайно интересная особенность поляритонного лазера заключается в том, что когерентное излучение генерируется на единственном нижайшем состоянии системы на дне поляритонной ловушки. Здесь образуется конденсат Бозе—Эйнштейна из поляритонов, что не требует инверсии заселенности, как в традиционных твердотельных лазерах, так что порог генерации лазера уменьшается на несколько порядков.