Udało się "wyhodować" nanolaser na krzemie

Łączenie układów optycznych z krzemowymi obwodami elektronicznymi jest bardzo trudnym zadaniem. Prace naukowców z Berkeley moga przybliżyć moment, gdy w chipach i pomiędzy nimi pojawią się optyczne magistrale komunikacyjne.

Badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley rozwinęli zaawansowaną metodę "hodowania" nanolaserów bezpośrednio na powierzchni krzemu. Technologia jaką udało się opracować, może prowadzić zarówno do nowej klasy szybszych i wydajniejszych mikroprocesorów, jak i do potężnych czujników biochemicznych korzystających z optoelektronicznych chipów. Chang-Hasnain.

Według profesor Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, Connie Chang-Hasnain, potrzeba coraz większej wydajności ze strony urządzeń elektronicznych sprowokowała naukowców do szukania efektywniejszych sposobów wykorzystania wrodzonej zdolności kwantu światła - który może przenosić o wiele więcej danych od sygnałów elektrycznych. Optyczne połączenia wewnątrz i pomiędzy komputerowymi chipami, są uznawane jako optymalna metoda wyeliminowania wąskiego gardła w komunikacji, jakim są opóźnienia w przesyłaniu sygnałów.

Niestety krzem - podstawowy materiał nowoczesnej elektroniki - jest ekstremalnie mało skuteczny w wytwarzaniu światła. Naukowcy już testują kolejną klasę materiałów dobrze się prezentujących pod tym względem, znanych pod nazwą półprzewodników typu III-V, by stworzyć komponenty oparte na świetle, takie jak emitujące światło diody (LEDy) i lasery. Niemniej jednak, połączenie półprzewodników III-V z krzemem by stworzyć pojedynczy, optoelektroniczny chip było do tej pory problematyczne. Struktury atomowe obydwu materiałów są niedopasowane, tak jak niepasujące do siebie części układanki. Jak mówi Chang-Hasnain - „dzisiejszą infrastrukturę krzemowej elektroniki jest nad wyraz trudno zmienić zarówno z powodów technicznych, jak i ekonomicznych". W związku z tym kompatybilność nowych procesów technologicznych z tymi już istniejącymi jest niezmiernie ważna.

Mikroskopowy widok wyhodowanych struktur na krzemie.

Jednym z problemów, który często pojawia się przy łączeniu dwóch różnych materiałów, są odmienne temperatury wykorzystywane podczas produkcji. Półprzewodniki III-V wymagają wysokich temperatur, rzędu 700 stopni Celsjusza, które są nieodpowiednie dla procesów produkcyjnych takich jak CMOS. Prace naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley rzucają światło na przyszłość optoelektroniki. Ich metoda tworzenia nanokolumn wykonanych z arsenku indowo-galowego, materiału III-V, na krzemowym podłożu wymaga relatywnie niskiej temperatury 400 stopni Celsjusza. Nanokolumny są w stanie - jak dowodzą naukowcy - wytwarzać w temperaturze pokojowej światło o długości fali od około 900 do 950 nanometrów (bliska podczerwień).

Nie cieszmy się jednak zawczasu. Do zintegrowania elementów optycznych i elektronicznych jeszcze długa droga. Badaczy czeka żmudna praca na ulepszeniem charakterystyk tych laserów i pełnym opanowaniem procesu ich wytwarzania, a zwłaszcza dokładnym kontrolowaniem ich umiejscowienia na chipach.


Źródło: UCB

Polecamy artykuły:
Dell Alienware M17x - marzenie gracza z CrossFireX	Razer Spectre, Marauder i Banshee - mysz, klawiatura i słuchawki z serii StarCraft II	VoD Onet, Ipla, tvscreen i spółka - przegląd 7 serwisów