Elektronun gidebildiği yol

Bir yarı iletkenden daha kısa dalga boylu ışık almak için onu güçlü bir kızılötesi lazerle sürmek mümkün. Lazer elektronları uyarıyor; elektronlarla geride bıraktıkları boşlukların hareketi yüksek harmonik ışık üretiyor. Yeni WS2 ve MoS2 deneylerinde sürücü dalga boyu 3 mikrometreden 5 mikrometreye uzarken ışık verimi hızla düştü. Şiddet santimetrekare başına 1.45 terawatta sabit tutuldu. Malzemenin önündeki darboğazı görmek için önce bu sabit giriş ile azalan çıkışın arasına bakmak gerekiyor.[1]

Dalga boyu uzadığında alanın bir çevrimi de uzuyor. Elektron ile boşluğun birlikte ışık üretmesine katılan hareketin faz uyumunu daha uzun süre koruması gerekiyor. Kristal örgüsünün titreşimleriyle saçılma, bu uyumu bozabiliyor. Araştırmacılar ışığın örnek içindeki yayılımını sınırlamak için safir üzerinde tek katmanlı malzemeler kullandı. Böylece ölçülen düşüşün açıklamasında, kalın bir kristalin içinden geçen ışığın ek kayıpları daha az yer tutuyor. Kurulacak modelin merkezinde malzemedeki taşıyıcıların hareketi kalıyor.[1]

Sabit sürenin sınırı

En küçük model, bütün hareket boyunca tek bir faz bozunma süresi kullanabilir. Hesaba 5 femtosaniye koymak toplam verim eğrisinin bazı özelliklerini yakalıyor. Bedeli, uzun dalga boylarında ölçülen spektral platoların kaybolması. Toplam ışık miktarı ile ışığın frekanslara dağılımı, aynı parçanın iki ayrı sınaması oluyor. Yalnızca toplamı tutturan bir ayar, üretilecek ışığın hangi dalga boylarında bulunacağını yanlış verebilir. Bu nedenle bir yayıcıyı tasarlarken her iki çıktının da aynı fiziksel modelden gelmesi gerekiyor.[1]

İlk ilkelerden elektron-fonon hesabı, süreyi elektronun kristaldeki momentumuna bağlıyor. K noktası yakınındaki yaklaşık 70 femtosaniyelik süre, hareketin başka bölgelerinde 10 femtosaniyenin altına, Gamma yakınında yaklaşık 4 femtosaniyeye düşüyor. Elektronun izlediği yörüngenin etkin ortalaması da yaklaşık 4 femtosaniye. Uzun ömürlü başlangıç noktası, bütün yolculuğu korumuyor. Bu değişken süreyi hesaba katmak, hem verimin dalga boyuyla düşüşünü hem spektral yapıyı daha iyi yeniden kuruyor. Malzeme seçimi kadar elektronun alan altında hangi bölgelerden geçtiği de önem kazanıyor.[1]

Soğutmanın açtığı pay

Şiddet yüzde 70’ten fazla değiştirildiğinde ölçekleme üssünün yüzde 10’dan az değişmesi, sınanan rejimde örgü titreşimleriyle saçılmanın ağırlığını destekliyor. Yine de güçlü alanın saçılmayı değiştirmesi ve sıcak taşıyıcılar gibi başka katkılar kalan farkları açıklayabilir. Hesap, taşıyıcı nüfusunun yeniden dağılımını dışarıda bırakıyor. Bu yüzden bir sonraki aygıtın bütün koşullarını tek başına belirleyen kapalı bir tasarım denklemi elde edilmiş sayılmaz. Mekanizma karşılaştırması belirli malzemeler ve ölçülen sürüş koşulları için güçlü.[1]

Model, sıcaklık 20 K’ye indirildiğinde bazı uzun dalga boylarında verimin yaklaşık bir büyüklük mertebesi artabileceğini hesaplıyor. Daha az örgü titreşimi, elektronla boşluğun uyum içinde geçirebileceği süreyi uzatabilir. Bu artış henüz çalışan bir soğutulmuş yayıcıda ölçülmedi. Işık kaynağının gerçek kazancı, soğutma gereksinimi ve bütünleşmiş düzeneğin kararlılığıyla birlikte değerlendirilmeli. Tasarım için çıkan kullanışlı şart açık: toplam verim ile istenen spektrum aynı çalışma noktasında korunmalı. Bir eğriye uyan ömür, aygıtın bütün başarımı yerine geçemiyor.[1]