اخیراً گروهی از محققان یونانی گام مهمی به‌سمت ایجاد افزاره‌های فوتوالکترونیکی‌ای که از پولاریتون‌ها استفاده می‌کنند، برداشته‌اند. این گروه یک دیود انتشاردهنده نورِ(LED) پولاریتونی را ساخته‌اند که در حدود دمای اتاق عمل می‌کند؛ این در حالی است که افزاره‌های پولاریتونی پیشین دمای کاری بسیار پایینی داشتند. علاوه بر این، LED مذکور با استفاده از فناوری نیمه‌رسانای معمولی ساخته شده‌است و بر خلاف مدل‌های پیشین ـ که توان مورد نیاز خود را از یک لیزر تأمین می‌کردند ـ از یک باتری ساده‌استفاده می‌کند.
ساخت افزاره‌های فوتوالکترونیکی با استفاده از پولاریتون‌ها
اخیراً گروهی از محققان یونانی گام مهمی به‌سمت ایجاد افزاره‌های
فوتوالکترونیکی‌ای که از پولاریتون‌ها استفاده می‌کنند، برداشته‌اند. این گروه یک
دیود انتشاردهنده نورِ(LED) پولاریتونی را ساخته‌اند که در حدود دمای اتاق عمل می‌کند؛
این در حالی است که افزاره‌های پولاریتونی پیشین دمای کاری بسیار پایینی داشتند.
علاوه بر این، LED مذکور با استفاده از فناوری نیمه‌رسانای معمولی ساخته شده‌است و
بر خلاف مدل‌های پیشین ـ که توان مورد نیاز خود را از یک لیزر تأمین می‌کردند ـ از
یک باتری ساده‌استفاده می‌کند.
پولاریتون‌ها، شبه‌ذراتی هستند که نیمی از آنها ماده و نیمی دیگر انرژی است.
پولاریتون شبه‌ذره‌ای است که می‌تواند برای توصیف نحوه برهم‌کنش نور با نیمه‌رساناها
و سایر مواد، مورد استفاده قرار گیرد. این شبه‌ذره از دو بخش مجزا تشکیل شده‌است:
یک جفت الکترون- حفره(یا اکسایتون) و یک فوتون که در زمان بازترکیب الکترون و حفره
تابش می‌شود. وقتی که یک فوتون تابش می‌شود در این ماده گیر افتاده و یک اکسایتون
جدید را می‌سازد و به این ترتیب چرخه مذکور ادامه می‌یابد و این تبادل پیوسته انرژی
بین فوتون‌ها و اکسایتون‌ها را می‌توان در قالب حالت‌های پولاریتونی توصیف کرد.
هم‌اکنون، پاولوس ساویدیس، از دانشگاه کرت و همکارانش، دیودهایی از آرسنید گالیوم
نیمه‌رسانا(GaAs) ساخته‌اند که مستقیماً نور را از چنین حالت‌های پولاریتونی‌ای، در
دمای حدود ۲۳۵ درجه کلوین(که حدود ۶۰ درجه زیر دمای اتاق است) تابش می‌کند. این
نخستین بار است که افزاره‌های پولاریتونی مبتنی بر GaAs در نزدیکی دمای اتاق، عمل
می‌کنند.
این محققان، LED خود را از طریق روش اپیتاکسی پرتو مولکولی( یک روش استاندارد برای
ساخت ابزارهای مبتنی بر گالیوم-آرسنید است) ساختند. در این LED، فوتون‌ها در یک
ریزحفره بسیار کوچک ـ که بین دو «آینه براگ» با انعکاس بالا ایجاد شده‌است ـ گیر می‌افتند
و اکسایتون‌ها نیز در چاه‌های کوانتومی‌ای که در دو انتهای ریزحفره مذکور قرار
دارند، گیر می‌افتند تا جفت شدگی آنها برای تابش فوتون‌ها تقویت شود. در نهایت،
اتصال‌های فلزی‌ای در پایین و بالای این افزاره تشکیل می‌شود تا به ترتیب الکترون‌ها
و حفره‌ها تزریق شوند.
بنا به اظهارات ساویدیس، موفقیت این گروه در استفاده از فرایندهای ساخت نیمه‌رسانای
استاندارد، برای تولید یک LED پولاریتونی که در نزدیک دمای اتاق عمل می‌کند، محققان
را امیدوار کرده‌است تا از پولاریتون‌ها در انواع مختلفی از افزاره‌ها استفاده کنند.
وی گفت:«افزاره‌های پولاریتونی آینده عبارتند از: لیزرها، LEDها، تقویت‌کننده‌ها،
کلیدها و تعدیل‌کننده‌های پولاریزاسیونی و یکی از خصوصیات جالب و خاص یک لیزر
پولاریتونی، این است که در این افزاره یک نور تک‌فام همدوس به‌وسیله پایین‌ترین
حالت(state) سیستم در پایین تله پولاریتونی تولید می‌شود. در این روش یک ماده چگال
بوز- انیشتینی از پولاریتون‌ها تشکیل می‌شود که همانند لیزر حالت جامد معمولی،
نیازی به «وارونه‌سازی جمعیت » ندارد، از این رو در این روش آستانه ایجاد لیزر
چندین مرتبه بزرگی کاهش می‌یابد.»
ساویدیس در این باره گفت:«این موضوع امیدهای زیادی ایجاد کرده‌است تا بتوان در
آینده از این لیزرها به‌عنوان لیزرهایی استفاده کرد که دارای آستانه بسیار پایین
است و یا به‌عنوان چشمه‌های کم‌مصرفی از نور همدوس و غیرکلاسیکی استفاده کرد.»
نتایج این تحقیق در نشریه Nature منتشر شده‌است.
