Создан первый в истории нанолазер, приводимый в действие электрическим током и работающий при комнатной температуре

Создан первый в истории нанолазер, приводимый в действие электрическим током и работающий при комнатной температуре

В подавляющем большинстве случаев все созданные на настоящий момент времени нанолазеры, лазеры, имеющие микроскопические размеры, приводятся в действие за счет внешнего источника света, еще одного лазера, правда, уже не наноразмерного. Такие нанолазеры не выделяют тепла и не рассеивают много поступающей к ним энергии, за счет чего они успешно работают при комнатной температуре. Несмотря на такие характеристики, использование таких нанолазеров не везде приемлемо, в особенности в области микроэлектроники, из-за необходимости использования дополнительного лазера. Ученые уже достаточно давно разработали нанолазеры, которые работаю просто от электрического тока, но и как любой другой полупроводниковый прибор, такие нанолазеры выделяют достаточно большое количество тепла, которое требуется от них отводить. Поэтому они не могут нормально работать при комнатной температуре из-за значительного перегрева их микроскопической структуры.

Нанолазеры очень важны для дальнейшего развития области микроэлектроники и сохранения истинности закона Гордона Мура, который в последнее время начинает встречать на своем пути все больше и больше препятствий. Но их широкому внедрению пока мешает отсутствие нанолазера, способного нормально работать при комнатной температуре и использовать энергию электрического тока. И исследователям из Аризонского университета (Arizona State University, ASU) наконец удалось побороть все физические и технологические ограничения, создав электрический нанолазер, свободный от всех вышеперечисленных недостатков. Следует заметить, что исследователям, возглавляемым профессором Кун-Чжен Нингом (Cun-Zheng Ning), было не так просто добиться положительных результатов, их успех увенчал их усилия и исследования, проводимые в течение семи лет времени.

Структура электрического нанолазера



Для создания нового нанолазера Нинг и его команда использовали сложную структуру из чередующихся слоев фосфида индия, арсенида индия-галлия и снова фосфида индия (InP/InGaAs/InP), сформированную в виде прямоугольника. В качестве изолятора использовался нитрид кремния (SiN), который отделял внутреннюю структуру нанолазера от внешней оболочки из слоя серебра, которая одновременно выполняла роль теплоотвода. Следует заметить, что такая структура микроскопического электрического лазера была разработана учеными уже достаточно давно, но предыдущие образцы таких лазеров страдали от проблемы перегрева и могли работать только при низкой температуре окружающей среды. На этот раз ученым удалось подобрать толщину изоляционного слоя SiN и усовершенствовать процесс изготовления лазера так, что была решена проблема эффективного охлаждения его внутренней структуры.

"Несмотря на относительную внешнюю простоту нашего достижения даже тяжело себе представить насколько сложно было все это выполнить в нанометровом масштабе. В таком маленьком масштабе любая мелкая проблема становится большой и любая ошибка приводит к полной неработоспособности конечного устройства. Нам пришлось разбить процесс производства на несколько этапов и каждый из этих этапов достаточно сложен" - объяснил профессор Кун-Чжен Нинг в выпущенном пресс-релизе.

Достижение команды профессора Кун-Чжен Нинга открывает путь к массовому производству нанолазеров, которые могут устроить небольшую революцию в области микроэлектроники. Эти нанолазеры могут значительно ускорить процессоры будущих компьютеров, расширить полосу оптических коммуникационных каналов, использоваться в чипах различных датчиков и во многих других приложениях, которые могут полностью изменить электронику будущего.

 
 
Оригинал здесь.

Комментарии

Чтобы оставить комментарий, Вам нужно авторизоваться.