AIP Publishing’den Applied Physics Dergisinde Urbana-Champaign’deki Illinois Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi bu hafta, oda sıcaklığında çalışan tek bir transistörün optik ve elektriksel ikili uyumluluğu hakkındaki bulgularını sundu.
Bu çalışmadan önce, bir III-V heterojinasyon bipolar transistör tabanındaki kolektörün yakınına kuantum kuyuları yerleştirildi. Böylece cihazın radyasyona spontan rekombinasyon ömrü azaltıldı. Lazer akım modülasyon band genişliği elektron-hole radyasyon rekombinasyon ömrü, foton ömrü ve boşluk foton yoğunluğu ile ilgilidir.
Genellikle Feng ve Holonyak’ın fikri olarak anılan iki makalenin yazarları tarafından patentlenen bir yöntemde optik absorpsiyon, transistör lazerinin kavite tutarlı foton yoğunluğu ile daha da arttırılabilir.
Kafes içi foton destekli tünel modülasyonunun eşsiz özelliğini kullanarak, araştırmacılar yüksek gigahertz hızlarında doğrudan lazer voltaj modülasyonu ve anahtarlama temeli kurmayı başardılar.
Araştırmacılar, transistör lazerinin elektriksel ve optik bistabilitelerinin taban akım ve kolektör voltajı tarafından kontrol edilebilir olduklarını keşfettiler. Geçerli anahtarlama, baz-kuantum-kuyucukta uyarılmış ve spontan elektron-delik rekombinasyon süreci arasındaki transistör tabanı çalışması kaymasına bağlı olduğu bulundu.
Araştırma grubunun lideri Milton Feng’e göre, bu ilk defa yapıldı.
“Bir optik boşluğun içine bir transistör yerleştirdik ve bu optik boşluk sistemdeki foton yoğunluğunu kontrol etti. Böylece, fotonu emmek için tünel kullanırsak ve sonra foton üretmek için kuantum-kuyu kullandıysak, temel olarak voltajı Feng, ışık için tutarlı ve tutarsız durum arasındaki ve uyarılan ve kendiliğinden rekombinasyon arasındaki elektriksel ve optik anahtarlamayı kontrol eder “dedi.
Optik Anahtarlama
Lineer olmayan soğurma ve dağıtıcı kazanım ortamları içeren boşluklarda optik histerezis içeren önceki araştırmalara kıyasla, transistör lazer elektro-optik çift yönlü dengelerde fiziksel işlemler ve çalışma mekanizmaları olarak çalışma prensipleri oldukça farklıdır.
Bu durumda, optik ve elektrik enerjisi durumları arasındaki farklı anahtarlama yolları, giriş kolektör geriliminin farklı eşikleriyle sonuçlanır. Bu yöntem sonuçlarda önemli farklılıklara neden olur.
“Feng-Holonyak boşluk içi foton destekli tünelleme yoluyla toplayıcı voltaj modülasyonu ile tepki veren tutarlı ve tutarsız boşluk foton yoğunlukları arasındaki anahtarlama yolu farklılıkları nedeniyle, anahtarlama-UP ve anahtarlama-DOWN işlemlerinde toplayıcı gerilim farkı ortaya çıkıyor. Transistör lazerinin iki yönlü stabilitesi kullanılabilir, kontrol edilebilir ve kullanılabilir “dedi.
Feng-Holonyak ayrıca ; Transistör lazerinin kompakt formundaki elektro-optik histerezis ve çift yönlü hareketlerin işlemleri, yüksek hızlı optik mantık geçidi ve flip-flop uygulamaları için kullanılabilir.
“Araştırmanın yeni alanı elektronikten – katı halde taşınan elektronik bedenlerden – elektronik optik alana entegre devreden geleceğini umuyoruz. Bu da yüksek hızlı veri aktarımı ile gelecekteki nesiller için büyük bir atılım olacaktır.”dedi.