Нов лазер запълва последната празнина в силициевата фотоника

Международен екип от учени разработи първия непрекъснато работещ полупроводников лазер с електронно напомпване, съставен изключително от елементи от четвъртата група на периодичната таблица на Менделеев. Уникалността на този лазер, изграден от свръхтънки слоеве от силиций, германий и калай, се състои и във факта, че е култивиран върху силициева подложка. Разработката открива нови възможности в областта на силициевата фотоника.

Бързото развитие на изкуствения интелект и интернет на нещата увеличава търсенето на мощен и енергийно ефективен хардуер. Оптичният пренос на данни, който позволява прехвърлянето на огромни количества информация при минимална консумация на енергия, се превърна в предпочитан метод за разстояния над един метър. Най-новите разработки на учени от Германия и Франция проправят пътя за значително намаляване на разходите и повишаване на производителността.

Напоследък се наблюдава напредък в областта на монолитно интегрираните оптично активни компоненти директно в силициевите чипове. Разработени са ключови елементи, включително модулатори на производителността, фотоприемници и вълноводи. Но едно от предизвикателствата е липсата на ефективен източник на светлина за електрическото напомпване, съставен изцяло от елементи от група 4 на периодичната таблица. Досега подобни източници традиционно се изработваха от материали от III-V група, които са скъпи и трудни за интегриране със силиция.

Новият лазер решава този проблем, пише Science Daily. Той е съвместим със стандартната технология за производство на CMOS микрочипове и е подходящ за по-лесното му интегриране в съществуващите производствени процеси. Поради тази причина той може да се разглежда като последния липсващ инструмент на силициевата фотоника.

За разлика от предишните германиево-оловни лазери с високоенергийно оптично напомпване, новият елемент консумира приблизително същото количество ток като един светодиод. Благодарение на усъвършенстваната си структура на квантовите ями и пръстеновидната геометрия лазерът свежда до минимум консумацията на енергия и разсейването на топлина. В резултат на това устройството показва стабилна работа при температури до 90 К (-183 °C).

Изграден върху конвенционална силициева подложка, използвана в транзисторите, този лазер е първият наистина ефективен лазер, изработен от елементи от група 4. Въпреки това той все още не е оптимизиран, за да се намали прагът на генериране и да се постигне работа при стайна температура.