Если экситоны, которые похожи на атомы из электрона и дырки, для полупроводников объекты привычные, то более сложные квазичастицы поляритоны, состоящие из экситона и тесно связанного с ним фотона, пока еще штука довольно экзотическая. Поляритоны – это нечто среднее между светом и веществом. Их уже научились использовать в лазерах, заставляя пару поляритонов излучать фотон при взаимодействии друг с другом. Причем, поскольку поляритоны уже наполовину свет, поляритонный лазер начинает излучать при значительно меньших энергиях возбуждения. В обычном полупроводниковом лазере эта энергия уходит на «заброс» достаточного для начала генерации количества электронов из валентной зоны в зону проводимости. А если необходимо излучение малой мощности, то его вынуждены получать, ослабляя более мощный луч. С таким бесполезным расходованием энергии, которое приводит лишь к нагреву системы, трудно смириться.
До сих пор нежные поляритонные лазеры работали лишь при низких температурах, что ставило крест на их коммерческом использовании. Новый лазер на основе нитрида галлия (GaN) может функционировать и при комнатной температуре, благодаря сравнительно большой энергии связи экситонов в этом полупроводнике. Лазер изготовлен из тонкого, в несколько сотен нанометров, слоя полупроводника, помещенного между двумя зеркалами. Толщина слоя выбрана так, чтобы зеркала образовывали резонатор для ультрафиолетовых фотонов – световой части поляритонов. Накачка такого лазера производится импульсом света, мощность которого может быть на порядок меньше, чем при накачке лучших лазеров на квантовых точках из нитридов индия и галлия.
Авторы считают, что мощность их лазера можно снизить еще больше, и кроме того, надеются с помощью такого резонатора получить при комнатной температуре поляритонный конденсат Бозе-Эйнштейна. Это удивительное состояние "вещества", сулящее множество различных приложений, уже наблюдали в других полупроводниках, но при очень низких температурах. К сожалению, с нитридом галлия довольно трудно работать, и пока ученые сосредоточены на совершенствовании своей технологии. ГА
Ветер дует – деревья качаются
Удивительный «реснитчатый» наногенератор удалось изготовить ученым из Технологического института Джорджии в Атланте. Генератор способен утилизировать энергию механических вибраций, ультразвуковых колебаний и даже пульсирующего тока крови достаточно эффективно, чтобы обеспечить питанием разнообразные наноустройства.
Исследователи использовали уникальные физические свойства оксида цинка, который одновременно является полупроводником и пьезоэлектриком. Из этого материала вырастили целый лес нановолокон с одинаковой высотой около микрона, которые покачиваются под действием внешних механических колебаний. При изгибе из-за пьезоэффекта на границах волокон образуются заряды разных знаков. Чтобы их снять и использовать, напротив волокон разместили «пилу» из заостренных, покрытых слоем платины электродов, выращенных на кремниевом проводнике. При случайном соприкосновении платинового электрода и полупроводниковой реснички в месте их контакта из оксида цинка образуется диод Шоттки, через который электроны стекают во внешнюю цепь. А поскольку таких ресничек очень много, в каждый момент времени то одни, то другие касаются соединенных параллельно платиновых контактов, и в сумме по цепи течет почти постоянный ток.