Физики создали рекордно маленький полупроводниковый лазер

Ученые из Техасского университета в Остине, совместно с коллегами из Тайваня и Китая, разработали самый маленький лазерный диод в мире. Это открытие может получить применение в только зарождающейся фотонике, область применения которой простирается от компьютеров и до медицины.

Миниатюризация полупроводниковых лазеров является ключевым условием разработки более быстрых, маленьких и энергоэкономичных фотонных технологий, таких как ультрабыстрые компьютерные чипы, высокочувствительные биодатчики для обнаружения, лечения и изучения заболеваний, а также коммуникационные технологии следующего поколения.

Подобные фотонные устройства могут использовать нанолазеры для генерации оптических сигналов и передачи информации, и в перспективе могут заменить электронные схемы. Проблема заключалась в том, что размеры и скорость работы фотонных устройств была ограничена тем, что известно под названием "трехмерное оптическое дифракционное ограничение".

Чих-Канг Кен Ших, профессор физики из Техасского университета в Остине, сказал: "Мы разработали нанолазер, далеко выходящий за ограничения, накладываемые 3Д дифракционным пределом. Мы считаем, что наше исследование может оказать большое влияние на нанотехнологии".

Этот нанолазер испускает зеленый свет, а размеры лазера не позволяют увидеть его невооруженным взглядом.

Устройство было сконструировано из наностержней нитрида галлия, которые частично заполнены нитридом галлий-индрия. Оба этих сплава являются полупроводниками, широко применяемыми в производстве светодиодов. Наностержни располагаются поверх тонкого изолирующего слоя кремния, который лежит поверх слоя пленки из серебра, которая явяется гладкой на атомном уровне.

Лаборатория Шиха работает над улучшением этого материала вот уже на протяжении более 15 лет. Так называемая "атомная гладкость" - это ключевой момент в создании фотонных устройств, которые не разбрасывают и не теряют плазмоны, представляющие собой волны электронов, которые можно использовать для перемещения больших объемов информации.

Подобные нанолазеры позволят разработать так называемые "однокристальные чипы", которые выполняют функции всего компьютера или другого устройства на одной-единственной интегральной схеме. Это позволит снизить образование избыточного тепла и потерю информации, неизбежные при использовании электронных устройств, передающих информацию между несколькими чипами.

Шангджр Гуо, профессор Цинг-Хуанского национального университета в Тайване, сказал: "Несоответствие размеров электроники и фотоники, было огромным препятствием на пути реализации однокристальных оптических коммуникационных и вычислительных систем".

Оригинал (на англ. языке): Electroiq.com

• 3D-печатная грибная топливная ячейка предлагает биоразлагаемое решение для получения энергии
• Колебания доменных стенок в 2D материалах раскрывают новый механизм сверхпроводимости
• IBM ускоряет обучение ИИ на скорости света при минимальном энергопотреблении
• Учёные впервые визуализировали форму одиночного фотона
• Солнечная система для зарядки электромобилей
• Крупнейший электрический самолёт взлетит в 2025 году
• ДНК-биочернила открывают новые горизонты для 3D-печати кровеносных сосудов
• Исследователи улучшили эффективность и долговечность солнечных элементов