MForum.ru
11.01.2026,
Это далеко не новость, соответствующие исследования проведены несколько лет тому назад, но тема продолжает быть актуальной.
Работы учёных из Московского физико-технического института (МФТИ) изменили представление о возможностях полупроводников на основе чистых материалов. Речь идёт о реализации ключевого для работы лазеров и светодиодов эффекта - суперинжекции - в чистых материалах, таких как алмаз и нитрид галлия, при комнатной температуре. Ранее это считалось неосуществимым.
Что такое суперинжекция и почему она считалась невозможной в алмазах?
В обычном светодиоде, чтобы он засветился, нужно создать в полупроводнике избыток электронов и дырок (носителей заряда) и заставить их рекомбинировать, излучая фотоны. Суперинжекция — это состояние, когда концентрация этих «лишних» носителей заряда в активной зоне устройства превышает их концентрацию в прилегающих слоях. Это фундаментальное условие для генерации лазерного излучения.
Проблема с такими материалами, как алмаз, в их исходно высокой чистоте и в широкой запрещённой зоне. В них мало свободных носителей заряда, и потому считалось невозможным создание высокой концентрации носителей, необходимой для суперинжекции.
Считалось, что эффективная суперинжекция возможна только в гетероструктурах - в многослойных системах из разных по составу материалов (например, арсенид галлия-алюминия).
💡 Суть открытия МФТИ
Российские ученые показала, что суперинжекции можно достичь и в чистых материалах, создавая многослойные структуры на их основе, в которых на границах слоев или в центральной области концентрация носителей резко возрастает.
В частности, Игорь Храмцов и Дмитрий Федянин из лаборатории нанооптики и плазмоники Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ МФТИ, показали, что в алмазных p-i-n-диодах (структурах с областями p-типа, i-типа (нелегированной) и n-типа) можно достичь суперинжекции при комнатной температуре. В таких диодах область n-типа легирована фосфором, а p-типа — бором.
Суперинжекция в алмазном диоде позволяет превзойти ранее считавшуюся максимальной концентрацию электронов в алмазе в 10 000 раз. Эффект в алмазе оказался в 50–100 раз сильнее, чем в большинстве полупроводниковых светодиодов и лазеров на основе гетероструктур.
Почему это интересно?
Раньше подобные эффекты в чистых полупроводниках наблюдались лишь вблизи абсолютного нуля. Теперь их добились в обычных условиях комнатной температуры.
Это открыло дорогу к созданию полупроводниковых лазеров на алмазах и нитриде галлия. Такие лазеры потенциально могут быть компактнее, эффективнее, они могли бы работать в более жёстких условиях (из-за исключительной теплопроводности алмаза) и на новых длинах волн.
На основе алмаза можно создать эффективные синие, фиолетовые, ультрафиолетовые и белые светодиоды, которые будут в тысячи раз ярче, чем предсказывали предыдущие теоретические расчёты. Такие источники могут пригодиться, например, в системах Li-Fi и в передатчиках систем оптоволоконной связи.
Результаты исследования были в 2019 году опубликованы в журнале Semiconductor Science and Technology (https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6641/ab0569/meta). Работа поддержана грантом Российского научного фонда.
Кто ещё в мире работает над этим?
Исследования в области широкозонных полупроводников (к ним относятся алмаз и нитрид галлия) для фотоники - одно из самых "горячих направлений" в мире.
--
За новостями наземного и спутникового телекома удобно следить в телеграм-канале abloud62. Региональные новости телекома, новости искусственного интеллекта и ЦОД вы найдете в канале abloudRealTime, новости микроэлектроники можно найти в моем канале RUSmicro, также подключайтесь к каналу Бойко про телеком ВКонтакте
теги: горизонты технологий алмазы микроэлектроника полупроводники суперинжекция научные исследования МФТИ
--
Публикации по теме:
13.08.2026. Геостационарные спутники еще поживут за счет «дозаправки в космосе»
13.08.2026. Lockheed Martin и Verizon показали обнаружение летающих беспилотников с помощью сети 5G и ИИ
31.07.2026. В МФТИ разработали технологию, которая позволит работать с двумерными материалами типа дисульфида молибдена
08.07.2026. SpaceX запустила первый в мире коммерческий спутник с бета-вольтаическим источником энергии
26.06.2026. IBM представила технологию, обещающую плотность размещения узлов от 7А
25.06.2026. Nokia Autonomous Network Fabric на платформе AWS – основа конкурентоспособности операторов в эпоху ИИ?
11.06.2026. От квантового распределения ключа к системам с оптическими вихрями
11.06.2026. В Южной Корее экспериментируют с комбинацией оксида цинка ZnO и теллура Te
10.06.2026. Nvidia претендует на серьезные позиции на рынке AI-RAN / 6G?
04.06.2026. Компания Muon Space – еще один претендент на участие в рынке космических ЦОД
03.06.2026. Ученые из Японии и США разработали кремниевый спинтронный p-бит
08.05.2026. Кремниевые осцилляторы вместо кубитов - корейский путь к сверхбыстрым вычислениям
28.04.2026. Samsung представила кристалл DRAM, созданный по техпроцессу менее 10-нм
26.04.2026. Imec интегрировал модуляторы из ниобата и танталата лития на платформу кремниевой фотоники
24.04.2026. Cisco представила универсальный квантовый коммутатор для будущего квантового интернета
13.04.2026. Инженеры USC создали чип памяти, работающий при температуре 700 °C
24.03.2026. Норвежский стартап Lace Lithography привлек $40 млн на литографию с атомарным разрешением
12.11. МегаФон построит частную сеть pLTE в Махачкалинском морском торговом порту
12.11. В упаковочное предприятие Samsung Electronics в Асане вложат более $30 млрд
12.11. Восемь обновленных спутников Globalstar завершили первичные орбитальные испытания
12.11. Билайн нарастил покрытие и емкость сети в строящемся ЖК в Улан-Удэ
12.11. МТС развернула БС в селе Андреевка Амурской области
11.11. МегаФон и МТС объявляют совместную позицию по вопросам текущего взаимодействия с банками
11.11. Российские корпоративные клиенты всё охотнее рекомендуют отечественную технику
11.11. Microsoft давит на администрацию президента США, выступая против запрета импорта чипов из Китая
11.11. МТС включила сеть LTE на склонах горнолыжного комплекса «Снегорка»
10.11. Странная сделка в Японии – Mitsui Chemical покупает бизнес JSR
10.11. Infineon больше не может расширять мощности по производству чипов без «форвардных контрактов»
10.11. Билайн обеспечил мобильную связь на речном маршруте в Москве
10.11. Эйфелева башня и центральный парк Волгограда получили обновленную сеть МТС
10.11. МегаФон четвёртый год подряд стал «платиновым» работодателем
12.11. Poco X8s стал доступен в Европе
12.11. В сети появились макеты трёх моделей серии Samsung Galaxy S27
12.11. Samsung официально раскрыла переход галереи на хранилище Google
11.11. Утечка раскрыла ёмкость батарей и общие черты iPhone 18 и 18e
11.11. OnePlus 17 может войти в число широкоэкранных флагманов 2027 года
11.11. В сети появились макеты iPhone Air 2 и iPhone 18
10.11. Oppo Pad Air6 с 12.1" экраном 120 Гц и Dimensity 7360 Super представлен официально
10.11. Bixby в One UI 9.5 получит автоматические задачи
10.11. Vivo работает над серийным АКБ ёмкостью 11 970 мАч
09.11. Серия Huawei Nova 17 получит 200-МП камеру и новые дисплеи
09.11. Realme 17 Pro – утечка указывает на батарею емкостью 10 000 мАч и Dimensity 7300
09.11. Утечка о Xiaomi 18 подтверждает 100-ваттную зарядку
06.11. Motorola представила Moto Watch 2 Fit и Moto Buds 2 Ultra
06.11. Motorola Signature 27 с АКБ 7000 мАч и 200-МП перископом представлен официально
05.11. Honor готовит смартфон с батареей 14 000–15 000 мАч
05.11. Утечка показывает дизайн в стиле Pixel 11 Pro Fold
05.11. Утечка о Samsung Galaxy A38 раскрыла батарею 6000 мАч
04.11. Утечка раскрыла характеристики и сроки выхода iPhone 18, 18e и Air 2
04.11. Утечка о Redmi Turbo 6 Max указывает на 7-дюймовый 2K-экран частотой 185 Гц
04.11. Vivo Y32 5G – АКБ 8000 мАч, Snapdragon 4 Gen 2 и защита IP69