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
22.10. Компания Texas Instruments прогнозирует выручку за 4q2026 выше ожиданий аналитиков
22.10. Samsung и SK Hynix модернизируют свои предприятия в Китае
22.10. «Аквариус» выходит на рынок Wi-Fi оборудования и ПО корпоративных беспроводных сетей
22.10. РКН поделилось данными о числе РЭС 5G в России
22.10. МТС отмечает рост спроса на видеонаблюдение на Ставрополье
22.10. МТС усилила сеть в Шимановске Амурской области
22.10. НИИМА «Прогресс» подал иск к Минпромторгу
21.10. Билайн и Binrobi предложат абонентам услуги связи, не требующие платежей
21.10. SpaceX показала улучшение финансовых показателей и готовится к запуску услуг D2D в начале 2028 года
21.10. T2 перевел в режим поддержки 5G 4093 объекта – данные РКН
21.10. Xona делает шаг к собственной навигационной сети: шесть спутников Pulsar выведены на LEO орбиту
21.10. МТС начала предоставлять услуги 5G 2100 МГц в отдельных районах Иркутска
21.10. Представители отрасли предлагают "откатить" ужесточение параллельного импорта
22.10. iPhone 18 получит новый дизайн камеры
22.10. Redmi Band 4 представлен в Китае – 21 день автономности и 5ATM за 169 юаней
22.10. Появились данные о Huawei Mate X8 – запуск в ноябре и новый чип Kirin
21.10. Coolpad Cool X Wide – первый широкоформатный смартфон бренда
21.10. Утечка об Oppo Reno X указывает на батарею 8000 мАч и двойную 200-МП камеру
21.10. Doogee Note60 W – широкоформатный смартфон в стиле Huawei Pura X View
20.10. HMD Vibe 2 Max раскрыт в утечке: 108 МП, 120 Гц и батарея 6000 мАч
20.10. Redmi K100 с батареей 10 000 мАч и Snapdragon 8 Elite выйдет 28 октября
20.10. Samsung Galaxy F70 5G с Exynos 1330 и 120 Гц оценен за 19 999 рупий
20.10. Apple работает над новым iPad mini – в базе регулятора появился чехол Smart Folio
19.10. Раскрыта емкость батареи Moto G47 Power
19.10. Tecno представила Spark 50s и Spark 50C – две новые модели с 120 Гц
19.10. OnePlus Ace 7 и Ace 7 Pro получат 200-МП камеры и перископ
19.10. Samsung может вернуть Exynos 2700 в Galaxy S27 Ultra из-за перегрева Snapdragon
16.10. Появились первые утечки о камерах Samsung Galaxy A58
16.10. HMD планирует уйти с некоторых рынков и сократить глобальное производство
16.10. Samsung начинает распространять обновление One UI 9 для Galaxy A27 и A37
16.10. Раскрыты подробности о 2K 185 Гц дисплее и игровых функциях iQOO Neo12
15.10. itel City 300 5G – 5G-смартфон с экраном 120 Гц за 14 999 рупий
15.10. Раскрыт список совместимых устройств и график обновления до Nothing OS 5.0