Bevægende lys på tværs af et halvledende nanotråd via overfladeakustiske bølger

Forskere ved MESA+ Institute for Nanotechnology ved University of Twente i samarbejde med Paul Drude Institute i Berlin er lykkedes med at flytte lys fra den ene ende af en halvledende nanotråd til den anden ved hjælp af akustiske overfladebølger, en slags jordskælv i nanoskala. Resultaterne udgør en vigtig milepæl for udviklingen af ​​halvlederenheder, der konverterer optiske signaler til elektriske og omvendt, og har direkte relevans for kvanteinformationsbehandling. Resultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet Nanoteknologi denne uge.

Lys er et meget velegnet medium til at overføre information pålideligt over store afstande, for eksempel ved glasfibre. På den anden side, informationsbehandling foregår mere bekvemt elektronisk, udnyttelse af al miniaturisering og integration realiseret i halvledere. Optoelektroniske enheder, der fungerer som optisk-til-elektriske eller elektrisk-til-optiske transducere, er meget eftertragtede, da de forbinder begge teknologier.

Hvad forskerne i Twente og Berlin har indset, er faktisk en akusto-optoelektronisk enhed, påberåber sig ved siden af ​​optiske og elektriske signaler, også akustiske. Laserlys er fokuseret på den ene ende af en halvleder (gallium arsenid) nanotråd, hvor det ophidser elektroner i ledningsbåndet (CB), efterlader huller i valensbåndet (VB). Både elektroner og huller opfanges af en overflade akustisk bølge (SAW), der produceres i stor afstand fra ledningen på det samme substrat. SAW transporterer elektronhulsparene effektivt langs nanotråden. For enden af ​​nanotråden tvinges elektronerne og hullerne til at rekombinere, derved producerer lys igen. Da SAW kører omkring 100, 000 gange langsommere end lys, manipulation kan gøres meget lettere.

Teknologien udviklet på MESA+ og PDI tillader, at alt dette kan gøres ved meget høje frekvenser (over 1 GHz) og i nanoskalaen. Dette åbner op for at anvende denne slags enheder til kvanteinformationsbehandling også.