رابرت هال و لیزر دیود

رابرت هال و لیزر دیود

بعضی اوقات اولین مراحل آسانترین مرحله است

حدس و گمان در مورد امکان انجام لیزرهای نیمه هادی حتی قبل از آنکه تئودور مایمن لیزر یاقوت را در ماه مه 1960 نشان دهد ، آغاز شد. با این حال ، رابرت ن. هال شک داشت که این احتمال وجود دارد. او از مدت کوتاهی پس از اختراع ترانزیستور ، در آزمایشگاه تحقیقاتی General Electric در Schenectady ، نیویورک روی نیمه هادی ها کار می کرد ، بنابراین او صلاحیت لازم را داشت تا چندین نمایشگر احتمالی را فهرست کند. در بالای لیست کسری رقت انگیز و ناچیز انرژی الکتریکی وجود داشت که هنگام حمل مجدد حامل های جریان در یک نیمه هادی ، به عنوان نور آزاد می شود.

با این حال ، دستیابی به موفقیت غیرمنتظره در آزمایشگاه MIT Lincoln در ماساچوست نظر او را تغییر داد. رابرت ردیکر و تد کوئیست در حال بررسی این بودند که چرا خصوصیات الکتریکی دیودهای گالیوم-آرسنید با ناخالصی های آلیاژ شده در آنها با آنهایی که دارای ناخالصی های پخش شده در آنها هستند متفاوت است. برای فهمیدن ، آنها بازده انتشار دو نوع دیود را در هنگام سرد شدن در دمای مشابه نیتروژن مایع (77 K) مقایسه کردند. Bob Keyes ، طیف سنج دریافت که بیش از 85 درصد از حامل های فعلی در محل اتصال دیود منتشر شده از نور ساطع می شوند ، اما فقط بخش کوچکی از ترکیبات در دیودهای آلیاژی نور منتشر می کند.

ردیکر تفاوت چشمگیر را در 9 ژوئیه 1962 در کنفرانس تحقیق دستگاه های حالت جامد در دورهام ، نیوهمپشایر گزارش داد. هال در جلسه شرکت کرد و او هم تحت تأثیر آزمایشگاه لینکلن و هم گزارش ژاک پانکوو از RCA قرار گرفت و خاطرنشان کرد که بازده انتشار نیز با تراکم جریان در نیمه هادی افزایش می یابد. قبلاً الکترولومینسانس از نیمه هادی ها در حدود 0.01٪ کارآمد بود ، اما نتایج جدید نزدیک به 100٪ بود. هال در مصاحبه ای در سال 1985 گفت: "این واقعاً من را تکان داد." "این لامپ روشن شد. اگر اوضاع واقعاً به این کارآیی است ، با آن چه کاری می توانی انجام دهی؟"

قطار خانه به Schenectady چند ساعت به هال فرصت داد تا درباره مفاهیم کارایی بالا و چگالی قدرت بالا فکر کند. محاسبات تقریبی او نشان داد که بالاخره ممکن است لیزر را ممکن کنند. وی این نظریه را مطرح کرد که عبور یک جریان قوی از یک اتصال نیمه هادی در داخل یک حفره تشدید فابری-پرو می تواند نور منسجمی را که در یک حالت - به عبارتی لیزر است - نوسان دهد. او که تلسکوپ خود را به عنوان یک ستاره شناس آماتور ساخته بود ، تصور کرد که با برش نیم رسانا ، تشدید کننده را تشکیل می دهد ، سپس برای ساخت آینه ، روی مخالف کریستال را می بندد و صیقل می دهد.

• • •

آزمایشگاه GE در سال 1900 توسط توماس ادیسون تاسیس شد ، یک نیروگاه صنعتی نوآوری با ساختاری غیررسمی بود که به محققان خود اجازه می داد بین پروژه ها حرکت کنند. هال در اطراف آزمایشگاه صحبت کرد و چندین نفر دیگر را که علاقه مند به ساخت لیزر دیود بودند ، یافت. سپس به رئیس خود ، روی آپکر ، گفت که گروه کوچکی که نیمه وقت کار می کنند "احتمالاً در طی چند ماه می توانند بفهمند که این ایده برای هر کاری خوب است". آپکر به آنها حق انتخاب داد.

انتشار نور در نیمه هادی ها جهت جدیدی برای GE بود ، اما تیم هال تجربه مربوطه را داشتند. تد سلتیس دیودهای تونلی را از گالیم آرسنید ساخته بود ، بنابراین برای آزمایشات خود اتصالات آرسنید گالیوم را ایجاد کرد. دیک کارلسون در تهیه مواد تجربه داشت. گانتر فنر ، متخصص الکترونیک ، تجهیزات لازم را برای انتقال پالس های با جریان زیاد به دیودها بدون از بین بردن آنها ، راه اندازی کرد و یک سیستم مشاهده مادون قرمز برای بررسی نور مادون قرمز که آنها امیدوارند تولید کنند ، ایجاد کرد. جک کینگزلی با لیزرهای دیگری کار کرده بود ، بنابراین می دانست در آزمایش هایشان چه چیزی را باید تماشا کند.