Создан самый маленький полупроводниковый лазер - Гранит науки - 2012-08-29

Этот прорыв в фотонике, которая идет на смену электронике.

Физики из Техасского университета в Остине (University of Texas at Austion) вместе с китайскими и тайваньскими коллегами создали полупроводниковый лазер такого размера, что он невидим невооруженным глазом. Миниатюризация – одно из требований развития фотонных технологий, которые быстрее и экономичнее по энергозатратам, чем электроника. Они позволят создать сверхбыстрые компьютерные чипы, высокочувствительные биосенсоры для выявления патологичных процессов в организме, не говоря уже о коммуникационных технологиях будущего поколения. Фотоника предполагает возможность создания технологий обработки сигналов, основанных не на электронах, а на квантах света, фотонах. И будущие фотонные устройства будут использовать для генерации оптических сигналов и передачи информации нанолазеры. До сих пор размеры и производительность фотонных устройств были ограничены так называемым трехмерным оптическим дифракционным пределом, который, говоря упрощенно, представляет собой размер, меньше которого получить фокусное пятно, т.е. участок концентрации электромагнитного излучения, не удастся. Однако нанолазерное устройство, о котором ученые сообщают в Science (27 July, 2012), преодолевает этот предел. Оно хоть и невидимо без специальной аппаратуры, но испускает зеленый свет.

Собственно устройство представляет собой нанотрубку из нитрида галлия, с включениями индие-галлиевого нитрида. Оба полупроводниковых соединения используются в светодиодах больше 20 лет. Сейчас нанотрубку поместили на тонкий изолирующий слой силикона, который в свою очередь покрывает слой гладкой на уровне толщины нескольких атомов серебряной пленки. Такой материал создавался в лаборатории профессора Техасского университета Чикан "Кена" Ши (Chih-Kang "Ken" Shih) более 15 лет. Такая "атомная гладкость", по словам исследователей, является ключевым обстоятельством в создании фотонных устройств, поскольку она не допускает рассеивания и утраты плазмонов, волн электронной плотности, возникающих в твердых телах или вблизи их поверхности в результате коллективных колебаний электронов. Именно эти волны могут быть использованы фотонными технологиями для перенесения больших массивов данных. Нанолазеры, подобные представленному, могут способствовать созданию чипов, которые называются система-на-кристале, где электронная, или, в данном случае фотонная, интегральная схема – выполняет функции целого устройства. Такая система коммуникации не нагревается и не теряет информацию, как это бывает с электронными устройствами, где в передаче данных участвует множество чипов. Препятствием для ее реализации было размерное несоответствие между электроникой и фотоникой, которое сейчас устраняется. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества "Поиск".