Des scientifiques découvrent un défaut de semi-conducteur auparavant impossible

De nombreux dispositifs semi-conducteurs fonctionnent en créant une haute densité de porteurs hors équilibre sous une tension de polarisation. De tels porteurs (électrons et trous) sont capables de se recombiner ou de changer les propriétés du semi-conducteur, et ce phénomène peut être exploité pour la modulation de la lumière.

Superinjection dans les homostructures

Récemment, des chercheurs de l'Institut de physique et de technologie de Moscou ont publié un article dans lequel ils décrivent une toute nouvelle perspective de conception de dispositifs émetteurs de lumière.

L'article montre que la superinjection peut être réalisée avec un seul semi-conducteur. Et la meilleure chose est qu'elle peut être faite en utilisant des semi-conducteurs bien connus, déjà disponibles.

Référence : IOPScience | DOI:10.1088/1361-6641/ab0569 | MIPT

Actuellement, les semi-conducteurs de silicium et de germanium sont utilisés pour fabriquer des sources de lumière brillante, qui supportent la superinjection à des températures cryogéniques. Cependant, dans le cas du nitrure de gallium et du diamant, une forte superinjection pourrait se produire à température ambiante. Leur effet pourrait être utilisé pour produire des équipements de grande consommation.

Illustration des homo- et hétérostructures | Crédit : MIPT

La superinjection dans les diamants peut générer 10 000 fois des concentrations plus élevées que ce qui était supposé être ultimement possible. Par conséquent, les diamants peuvent être utilisés comme base pour des diodes électroluminescentes ultraviolettes des milliers de fois plus brillantes que les calculs optimistes précédents. De plus, son effet est jusqu'à 100 fois plus fort que les lasers à semi-conducteurs et LED existants basés sur les hétérostructures.

Applications

L'étude rend possible l'injection d'une haute densité d'électrons dans un grand volume, améliorant l'efficacité de l'injection d'électrons, ce qui peut augmenter drastiquement la luminosité des sources de photons uniques et des diodes électroluminescentes basées sur le diamant.

Selon les chercheurs, la superinjection peut se produire dans divers semi-conducteurs, allant des matériaux 2D aux semi-conducteurs conventionnels à large bande interdite.

Cela pourrait permettre la fabrication de LED violettes, ultraviolettes, blanches et bleues hautement efficaces, ainsi que des sources de lumière pour Li-Fi (communication optique sans fil), des instruments optiques pour le diagnostic précoce des maladies, des émetteurs pour l'internet quantique, et de nouveaux types de lasers.