Новини технологій. 7 лютого. Вчені зуміли створити нанорозмірне джерело лазерного випромінювання на поверхні кремнію, що дозволить впровадити оптичні нанопристрої в мікрочіпи, підвищивши швидкість роботи процесорів і передачі інформації між комп’ютерами, повідомляється в статті дослідників, опублікованій в журналі Nature Photonics.

Новий лазер значно пришвидшить роботу комп'ютерів

Група вчених на чолі з Коні Чан-Хаснейн (Connie Chang-Hasnain) з Каліфорнійського університету в Берклі вперше зуміла продемонтріровать метод отримання нанорозмірних структур на основі арсеніду галію на поверхні кремнію. Для цього вчені вдосконалили методику хімічного осадження напівпровідникових компонентів на кремнієву поверхню при низьких температурах.

“Наша робота зроблена на стику безлічі наукових дисциплін – матеріалознавства, напівпровідникової та лазерної технологій, оптоелектроніки і оптичної фізики. Запропонована методика вирощування нанолазера може призвести до розвитку нових підходів до отримання нанофотонний пристроїв, лазерів, фотодетекторів, сонячних батарей,” – сказала Чан-Хаснейн , слова якої наводить прес-служба Каліфорнійського університету в Берклі.

У своїй роботі вчені показали, що вирощені ними нанолазери можуть розташовуватися на поверхні кремнію з високою щільністю, що дозволить створювати на їх основі високоефективні оптико-електронні пристрої.

Нанолазер представляє собою шестигранну трапецію в 1-2 мікрона заввишки, має площу підстави всього 0.34 квадратних мікрона. Трапеція складається з арсеніду індію-галію (InGaAs) – напівпровідникового матеріалу, що володіє високою здатністю до генерації лазерного випромінювання.

Сам кремній, будучи основним матеріалом сучасної мікроелектроніки, малопридатний для генерації лазерного випромінювання і не може бути використаний для створення подібних гібридних оптико-елекронних мікросхем. З цієї причини учені вже давно шукають способи створення подібних пристроїв з використанням додаткових матеріалів, наприклад, напівпровідників з так званої групи A3B5. Ці напівпровідники, що складаються з елементів 3 та 5 груп таблиці Менделєєва, мають електрофізичні параметри,  які чудво підходять для створення на їх основі лазерів.

Подібні матеріали на нанорозмірному рівні вкрай складно інтегрувати у кремнієві мікрочіпи – вони дуже сильно відрізняються від кремнію за умовами отримання та обробки, а також своєю кристалічною будовою. Опромінення таких нанорозмірних структур, вирощених на поверхні кремнію, зеленим лазерним випромінюванням призводить до випускання ними лазерного випромінювання в ІЧ-діапазоні. При цьому поглинається структурами на основі арсеніду галію, світло “замикається” всередині трапецій, циркулюючи в них по гвинтовій траєкторії від підстави трапеції до її вершини і назад.

Саме ця незвичайна властивість наноструктур на основі арсеніду галію і дозволяє їм ставати джерелом лазерного випромінювання. Це дозволяє вченим сподіватися на створення незабаром гібридних наноелектронних оптичних пристроїв, які будуть на порядки переверщувати за швидкодією сучасні електронні мікрочіпи.

Джерело РИА Новости