В США построен первый лазер на чипе

На этом снимке с электронного микроскопа виден новый лазер в процессе получения – это столбик с высотой и поперечником примерно по 600 нанометров (иллюстрации Roger Chen, Forrest G. Sedgwick1 & Connie Chang-Hasnain et al./Nature Photonics).

Наноразмерный лазер, выращенный непосредственно на поверхности кремниевого чипа, открывает новые возможности для построения гибридной микроэлектроники. Последняя должна сочетать обработку электрических и оптических сигналов в единой схеме.

Новинку продемонстрировали учёные из калифорнийского университета в Беркли (University of California, Berkeley). Они сумели аккуратно соединить кристаллические решётки кремния, как основы, и полупроводников из III-V групп таблицы Менделеева.

Новый чип находится внутри испытательной камеры в центре этого снимка (фото Technology Review).

Из-за различий в параметрах атомов обычное совмещение материалов приводило к дефектам, влияющим на работу устройства. Однако, авторы инновации придумали технологию тонкого контроля за ростом кристалла.

Учёные поместили кремниевую пластину в камеру, нагрели до 400 градусов по Цельсию, и постепенно добавили в виде газа нужные вещества. Так на подложке возник бездефектный кристалл арсенида индия галлия. Далее на нём аналогичным методом нарастили тонкую оболочку из арсенида галлия.

Когда получившийся лазер накачивали лучом от внешнего лазера, свет попадал внутрь полупроводникового столбика, где закручивался вокруг вертикальной оси по спирали (разница в оптических свойствах ядра и оболочки вызывала такой эффект). Захваченные фотоны накапливались, а после достижения определённого порога энергии выбрасывались.

Схема лазера на чипе и его раскрашенные фотографии. Ниже – схема закручивания света и распределение полей в кристалле (иллюстрации Roger Chen, Forrest G. Sedgwick1 & Connie Chang-Hasnain et al./Nature Photonics).

"Этот спиральный эффект ранее не наблюдался в лазерах", — пишет Technology Review. (Детали опыта его авторы изложили в статье в Nature Photonics.)

Следующим шагом специалистов из Беркли должна стать демонстрация уже не оптической, а электрической накачки этого нанолазера.

Поскольку различные микроскопические фотоприёмники на чипе уже существуют, такое достижение позволит строить оптические схемы на кремнии, гладко совмещённые с традиционными элементами. Эта интеграция позволит поднять плотность упаковки и скорость работы микросхем, так как устранит некоторые узкие места в передаче данных между различными частями компьютеров.



Создан первый программируемый нанопроцессор

10 февраля 2011

Компьютеры в вилках совместили скорость со скромным аппетитом

9 февраля 2011

IBM обещает миру суперкомпьютер в кубике сахара

15 ноября 2010

Создан быстрый диод редкого типа

1 ноября 2010

Китайский суперкомпьютер стал самым быстрым в мире

28 октября 2010
  • Александр Попов  14 февраля, 19:12
    скоро обычная лазерная каска будет иметь энергию для создания термоядерного синтеза
    ОтветитьНравится
  • Александр Попов  14 февраля, 19:14
    закручивание света..хм похоже на работу кубита...интерессно
    ОтветитьНравится
  • Максим Селиванов  15 февраля, 03:55
    По мне так закручивание света, это полное внутреннее отражение. Накачка другим лазером выглядит как то не спортивно ). Хотя если они электрическую прикрутят будет действительно круто.

    Да, я так и не понял почему фотоны «после достижения определённого порога энергии выбрасывались», уже нелинейность начинала проявляться? И куда именно выбрасывались, по оси или в бок?

    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  15 февраля, 09:03
    -- конечно, размер точно на длину волны (учитывая преломление) — типичное внутреннее отражение конечо по оси там образовывалась стоячая волна, матеориал нагревался и в один момент наступает срыв- устойчивости — волна не умещаясь — выбрасывается наружу..
    ОтветитьНравится