Новий "алмазний світлодіод" здатний випромінювати світло одиничними фотонами.
В даний час в багатьох областях науки і техніки використовуються маніпуляції з єдиними фотонами світла, до таких галузей можна віднести області квантових обчислень, квантової управління, квантової криптографії і комунікацій. Але, на жаль, процес випромінювання світла у вигляді одиничних фотонів вимагає використання спеціальних наноматеріалів, які перебувають при наднизьких температурах. Однак, група дослідників, до складу якої увійшли науковці та дослідники з Японії, Німеччини та Угорщини, створила на основі алмазу складне напівпровідниковий пристрій, дуже нагадує за структурою світлодіод, яке здатне випромінювати єдині фотони світла, причому, при кімнатній температурі.
Алмаз, як і графіт, графен і фулерени, є однією з форм вуглецю. Але, на відміну від графена, чистий алмаз є електричним ізолятором. Штучне введення в кристалічну решітку алмазу домішок інших елементів може докорінно змінити електричні властивості кристала. Приміром, домішка бору, застосовувана частка отримання алмазів синього кольору, фосфору або азоту, кольорового алмаз в жовтий колір, змінюють електричні властивості алмазу від діелектричних на напівпровідникові.
Доктор Н. Мизуочи з колегами скомбінував в структурі напівпровідникового світло випромінюючого приладу три види алмазу з різними домішками, що мають різну напівпровідникову провідність. В якості позитивного напівпровідника виступав алмаз з домішкою азоту, який створював так звану азотну вакансію. Світловипромінюючий напівпровідниковий прилад складається з алмазних напівпровідників n-, p-типу і прошарку чистого алмазу, що розділяє електроди зі сплаву золота, платини і титану (Au/Pt/Ti). У звичайних світлодіодах після випромінювання фотона світла відбувається процес рекомбінації електронів і дірок у напівпровідниках різних типів. Цей процес відбувається постійно, тому світлодіод випромінює безперервний потік світла. У новому алмазному світлодіоді тільки один фотон світла випромінюється точно з розташування азотної вакансії, яка має постійне місцезнаходження.
Завдяки такій складній структурі цей напівпровідниковий прилад виявився в стані випромінювати поодинокі фотони світла під впливом проходить через нього електричного струму. Фізичний механізм випромінювання світла дуже нагадує механізм випромінювання світла в звичайних світлодіодах (light-emitting diode, LED), але за рахунок деталей будови напівпровідникової структури приладу і нетрадиційних використаних матеріалів весь цей світловипромінюючий прилад визнаний приладом абсолютно нового типу.
Самі дослідники ведуть себе дуже обережно з точки зору теоретичного пояснення отриманого ними ж ефекту, мабуть вони самі ще не до кінця розуміють усі процеси, що відбуваються в створеній структурі. Але в будь-якому випадку, даний винахід має величезну важливість у зв'язку з тим, що новий прилад є першим в світі напівпровідниковим приладом, здатних випромінювати поодинокі фотони світла при кімнатній температурі. Зараз же ця група вчених працює над вдосконаленням створеного приладу, використовуючи нанопроводники, вони збираються оптимізувати розподіл струму всередині структури, що має наблизити характеристики алмазного світлодіода до характеристик світлодіодів на квантових точках.