Dinámica ultrarrápida en semiconductores
Las escalas de tiempo que rigen la redistribución de los electrones y la reorganización de los átomos en semiconductores después de la excitación están en el rango de unos femtosegundos hasta varios microsegundos. Los pulsos de láser pueden excitar y servir para detectar la dinámica de los electrones y la red, con una resolución de tiempo hasta diez mil veces más corta que la de otras técnicas experimentales. El grupo de científicos financiado por la Unión Europea utilizó un método nuevo para investigar las características observadas en las mediciones recientes disponibles. El método para simular la redistribución de electrones en bismuto preparado en estados físicos extremos mediante la exposición a pulsos de láser polarizados y ultracortos se desarrolló en el marco del proyecto ULTRADEX (Ultrafast energy transfer and dissipation in electronically excited materials: calculations from first principles). A medida que los electrones circulan por la red semiconductora, ciertas vibraciones, llamadas fonones, contribuyen a su movimiento o lo obstaculizan. Sobre la base de los primeros principios, el método de ULTRADEX permitió calcular cómo varía la tasa de generación de fonones debidos al acoplamiento electrón-fonón con el tiempo. Además de mejorar los cálculos de la intensidad del acoplamiento, los científicos siguieron cómo evoluciona con el tiempo la población de fonones generada a causa de las interacciones fonón-fonón. El mismo método se utilizó en el caso de germanio fotoexcitado con el fin de explicar los resultados de experimentos de dispersión de rayos X difusos. La interacción entre electrones y fonones en semiconductores puede revelar y controlar propiedades importantes que facilitan la superconductividad o limitan la movilidad de los electrones mediante la dispersión. Los hallazgos de ULTRADEX deberían promover avances adicionales en la investigación de procesos ultrarrápidos con mucho más detalle de lo que había sido posible hasta el momento.
Palabras clave
Semiconductor, pulso de láser ultracorto, bismuto, acoplamiento electrón-fonón, superconductividad
