2D-Laser macht Elektrogeräte deutlich effizienter
Nutzen in kompakten, photonischen und optoelektronischen Devices
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Elektronik: besser dank neuer Laser-Technologie (Foto: pixelio.de/FotoHiero) |
Washington (pte015/22.10.2015/11:30) Forscher des US-Department of Energy http://energy.gov und des Berkeley Lab http://lbl.gov haben einen neuen zweidimensionalen Laser entwickelt und damit einen wichtigen Schritt in Richtung ultrakompakter, photonischer und optoelektronischer Geräte gemacht. Die Experten betteten eine monomolekulare Schicht aus Wolframdisulfiden in einen speziellen Mikrodisk-Resonator, um ein leuchtendes Exziton, ein gebundenes Elektronen-Lochpaar, zu erzielen.
Besser als Silizium und Graphen
"Unsere Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt in Richtung zweidimensionaler Chip-Elektronik für optoelektronische Kommunikation", erklärt Studienleiter Xiang Zhang vom Berkeley Lab. Zweidimensionale Halbleiter, wie zum Beispiel transitorische Metall-Dichalkogenide (TMDC), werden derzeit ausgiebig erforscht, denn sie weisen eine hohe Energieeffizienz auf. TMDCs leiten Elektronen viel schneller als Silizium auf und erlauben durch existierende Bandlücken - im Gegensatz zu Materialien wie Graphen - ein An- und Abschalten und sind daher bei elektronischen Geräten besser einsetzbar.
Wolframdisulfide in einer monomolekularen Schicht werden dabei als einer der vielversprechendsten TMDCs für photonische und optoelektronische Geräte angesehen. Jedoch war es bislang nicht gelungen, kohärente Lichtemissionen, die für Chip-basierende Applikationen notwendig sind, in diesem Material zu erzeugen.
Jagd nach dem richtigen Design
Der Grund für die bislang schwierige Realisierung kohärenter Lichtemissionen liegt schlichtweg darin, dass für zweidimensionale Laser das richtige Design sowie die Fabrikation der Mikrohohlräume von entscheidender Bedeutung sind. Nun konnte dieses Problem aber gelöst werden. "Unsere TMDCs haben ein starke Lichtinteraktion vollzogen, die qualitativ hochwertige Exziton-Eigenschaften zur Folge hatte", erläutert Zhang abschließend.
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