03 Jan Geformtes Licht beschleunigt digitale Schaltprozesse
Mit präzise geformten Lichtpulsen ist es einem internationalen Forscherteam gelungen, den elektrischen Strom in einem Halbleiter – in diesem Fall Galliumnitrid – mit einer nach Angaben der Forschenden bisher unerreichten Geschwindigkeit von weniger als 2 Femtosekunden an- und abzuschalten. Das Team von der Monash University im australischen Melbourne und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik (MPQ) in Garching hat dazu Lichtpulse aus nur wenigen Schwingungen erzeugt. Dieses Ergebnis soll den Weg ebnen, optisch gesteuerte, elektronische Geräte zu entwickeln, die mit weit höherer Frequenz arbeiten als es bisher möglich war.
„Die Zeit, die für das Ein- und Ausschalten des elektrischen Stroms in einem Halbleiter benötigt wird, bestimmt die Leistungsfähigkeit elektronischer Geräte“, erklärt Projektleiter und ARC Future Fellow Dr. Augustin Schiffrin, der jetzt an der Monash University in Australien forscht. „Indem wir die schnellsten verfügbaren Werkzeuge – speziell geformte optische Laserpulse aus wenigen Schwingungen – verwendeten, konnten wir elektrische Ströme in Halbleitern tausendmal schneller als in herkömmlicher Elektronik steuern.“ Dr. Stanislav Kruchinin vom MPQ erklärt dazu: „Wir haben erfolgreich getestet, wie diese Geräte arbeiten, indem wir das Verhalten von Schaltkreisen aus unterschiedlichen Materialien, Galliumnitrid und Quarzglas, miteinander verglichen.“ In beiden Fällen induziert das Laserfeld Interferenzen der elektronischen Anregungen, die auf der Femtosekunden-Zeitskala gesteuert werden können, so der Wissenschaftler. „Unser gegenwärtiger Aufbau funktioniert bereits bei viel geringeren Feldintensitäten als für dielektrische Stoffe benötigt werden. Man kann also mit nicht verstärkten Laserpulsen arbeiten.“
Originalveröffentlichung:
[T. Paasch-Colberg, S. Yu. Kruchinin, Ö. Sağlam, S. Kapser, S. Cabrini, S. Muehlbrandt, J. Reichert, J. V. Barth, R. Ernstorfer, R. Kienberger, V. S. Yakovlev, N. Karpowicz and Agustin Schiffrin, Sub-cycle optical control of current in a semiconductor: from the multiphoton to the tunneling regime, Optica, 14 November 2016, DOI: 10.1364/OPTICA.3.001358]
Bild: Christian Hackenberger
Quelle: www.mpq.mpg.de
