01.12.2016

Российско-немецкая группа исследователей изучает свойства полупроводниковых структур под воздействием электромагнитного излучения терагерцового диапазона. Учёные исследовали образцы легированного сурьмой германия на лазерах на свободных электронах в Новосибирске и Дрездене. Результаты оказались неожиданными — динамика релаксации возбуждений отличается от теоретических предсказаний. Исследования в этой области актуальны для создания детекторов электромагнитного излучения, например, сверхчувствительных телескопов.

Организаторы эксперимента — научные сотрудники ИЯФ Юлия Чопорова, Борис Князев и Василий Герасимов

Группа исследователей из Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН и Института физики микроструктур (ИФМ) РАН провели серию экспериментов с германиевыми полупроводниками на Лазере на свободных электронах (ЛСЭ) Сибирского центра синхротронного и терагерцового излучения и выяснили: после возбуждения атомов примеси они релаксируют быстрее, чем считалось раньше.

Мы обнаружили интересную закономерность. Согласно теории каскадной релаксации, чем выше вы забрасываете электрон, тем дольше потом он опускается вниз по квантовым уровням. Но эксперимент показывает обратное — чем выше мы его подбрасываем, тем быстрее он возвращается. Похожие результаты получили наши коллеги в Дрездене на установке FELBE. Встает вопрос корректности интерпретации. Эксперимент дает только результат, а осознать его нужно будет теоретикам, — поясняет кандидат физико-математических наук, научный сотрудник ИФМ РАН Роман Жукавин.

Для проведения этой серии экспериментов сотрудники в рамках гранта минобрнауки РФ на ЛСЭ была создана новая станция «Накачка-зондирование». Станция позволяет исследовать поведение разных образцов вещества после возбуждения при их охлаждении вплоть до температуры жидкого гелия.

Вы делите луч лазера на две части, одним вы возбуждаете вещество, а другой через оптическую линию задержки освещает этот же образец в том же месте, — отмечает доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН, профессор НГУ Борис Князев.

Преимуществом новосибирского ЛСЭ является возможность быстрой и плавной перестройки по длинам волны излучения.

Это уникальная возможность. Каждый электрон находится на своем основном уровне, для перехода в возбужденное состояние ему необходим определенный квант энергии, которому соответствует конкретная длина волны. ЛСЭ позволяет задать определенную длину волны излучения и посмотреть, как себя ведет каждый электрон. Когда мы слышим оркестр, это красиво, но мы не знаем, кто именно сейчас играет. Наш ЛСЭ позволяет слушать игру каждого инструмента в отдельности и разложить мелодию по всем октавам, — комментирует кандидат физико-математических наук, младший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, старший преподаватель НГУ Юлия Чопорова.

Новосибирский лазер на свободных электронах — уникальная научная установка на базе первого в мире четырехдорожечного ускорителя-рекуператора, созданного в ИЯФ СО РАН. Он предназначен для генерации когерентного электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 5 до 240 микрон. По спектральной мощности излучения Новосибирский ЛСЭ в своем диапазоне длин волн на несколько порядков превосходит все существующие в мире источники, что позволяет проводить уникальные, не имеющие аналогов в мире эксперименты. Новосибирский ЛСЭ активно используется десятками исследовательских групп из российских и зарубежных организаций для мультидисциплинарных исследований в Сибирском центре синхротронного и терагерцового излучения.

Напомним, что учёные из НГУ и ИЯФ ранее, проводя эксперименты на ЛСЭ, получили бездифракционные закрученные бесселевы пучки в терагерцевом диапазоне, а также создали элементы для управления терагерцовым излучением

Источник: пресс-служба ИЯФ СО РАН

Последняя редакция: 08.12.2016 09:16