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116, 075504 (2016)), researchers from the Max-Born-Institut in Berlin together with colleagues from the Paul-Drude-Institut, Berlin, and the École Normale Supérieure, Paris, have demonstrated a new method for sound amplification in a specially designed semiconductor structure consisting of a sequence of nanolayers.
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In einer kürzlich erschienenen Veröffentlichung (K. Shinokita et al., Phys. Rev. Lett. 116, 075504 (2016)), haben Forscher aus dem Max-Born-Institut in Berlin zusammen mit Kollegen aus dem Paul-Drude-Institut, Berlin und der École Normale Supérieure, Paris, eine neue Methode für die Verstärkung solch hochfrequenter Schallwellen gezeigt. In einer speziell entwickelten Halbleiter-Struktur, die aus einer Folge von Nanoschichten besteht, werden Schallwellen mit einer Frequenz von 400 GHz mit kurzen optischen Impulsen aus einem Laser erzeugt und nachgewiesen. Der Schall wird durch Wechselwirkung mit einem elektrischen Strom verstärkt, der durch den Halbleiter in der gleichen Richtung wie die Schallwellen fließt. Diese Verstärkung basiert auf einen Prozess namens "SASER" (Sound Amplification by Stimulated Emission of Radiation), vollkommen analog zur Verstärkung des Lichtes in einem Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Die Schallwelle regt Elektronen, die sich mit einer Geschwindigkeit höher als die Schallgeschwindigkeit bewegen, dazu an, von einem Zustand hoher Energie in einen Zustand niedrigerer Energie zu gehen und dadurch die Schallwelle stärker zu machen. Um eine Netto-Verstärkung zu erzielen, ist es notwendig, dass es mehr Elektronen in dem Zustand hoher Energie als in dem niedriger Energie gibt. Auf diese Weise wird eine Schallwelle mit einer Frequenz von 400 GHz um den Faktor zwei verstärkt.
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