科学家首次直接在硅片上制造纳米级激光器
时间:2017-12-07

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  美国有趣的科学网站2月7日报道,由于科学家们首先直接在硅片上制造纳米级激光器,科学家正在将激光器和电子器件集成到一个更加困难的目标中。这些微小的激光器是由化合物半导体制成的。这些半导体可以比晶圆更有效地发光。

  将光学处理与电子芯片相结合为开发高速计算能力提供了基础。电子器件由于电子之间的强相互作用而擅长处理信息。然而,随着电子移动传递信息,这种相互作用也会引起背景噪音并削弱信号。

  相比之下,光子对彼此影响不大,因此它们可以比电子更有效地传递信息。这就是为什么光纤电缆已经取代了高性能计算机主板上的电线和长距离穿越电缆的原因。

  然而,计算机在处理光线时面临着一个重要的限制:尽管硅可以传输和检测光学信号,但是它不会有效地产生光线。化合物半导体如砷化镓和磷化铟需要形成良好的激光。

  英特尔公司和加利福尼亚大学圣巴巴拉分别成功地将磷化铟激光器与硅整合在一起,使磷化铟层发出的光线可以转移到硅光导上。

  然而,这种组合非常昂贵并且不利于标准芯片制造,并且也不可能在硅晶片上生长由材料形成的激光。

  现在加州大学伯克利分校的一个科学家小组已经克服了硅和砷化镓复合晶体之间的不匹配问题。这种不匹配阻碍了激光植入。目前的进展使得科学家能够在硅晶圆上植入锥形六方晶格砷化镓和砷化铟植入物。这些圆柱体的底部直径只有大约半个微米。当外部激光照射到它们的顶部时,这些纳米柱变成激光:激光在圆柱体内跳动并从顶部向底部螺旋。

  在实际应用中,研究人员预测纳米激光器将能够在没有外部激光器的帮助下创建自己的激光器。

  研究小组成员表示,这是整合光学与电子学的重要一步,但在实现这一目标之前还有许多问题需要克服。

  美国日报科学网站相关报道(英文)

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