可提高傳感器處理速度的新型光泵激光器研究人員正在開發(fā)一種新型材料,可以提高傳感器和其他電子元件的處理速度。圖片來源:阿肯色大學(xué) 研究人員正在嘗試創(chuàng)造一種數(shù)字信息高速公路,可實現(xiàn)激光的快速數(shù)據(jù)傳輸,這種新型材料超越了傳統(tǒng)的硅芯片的材料。 由阿肯色大學(xué)的工程學(xué)教授Shui-Qing領(lǐng)導(dǎo)的一個多個研究人員組成的研究團隊和半導(dǎo)體設(shè)備制造商合作,實現(xiàn)了一種新的激光器件的重大改進,這種新型的半導(dǎo)體設(shè)備,可實現(xiàn)類似于電路注入形式的光的注入操作。這種由硅襯底上生長的鍺錫制成的“光泵”激光器,可以以更低的成本獲得更快的微處理速度。 新的研究結(jié)果,在《ACS Photonics》雜志上進行了報道,這本雜志隸屬美國化學(xué)學(xué)會,論文表明這類激光器的最新版本是可以夠覆蓋更廣泛的波長范圍,從2微米到3微米,切是使用較低的激射閾值和較高的操作溫度約為180開爾文(零下135華氏),這也意味著這種設(shè)備的耗電少。 合金鍺錫是一種很有前途的半導(dǎo)體材料,可以很容易地集成到電子電路中,例如計算機芯片和傳感器中。這種材料可能導(dǎo)致開發(fā)低成本、輕量、緊湊和低功耗的電子元件,用光進行信息傳輸和傳感。 鍺錫材料能有效地發(fā)射光,而作為計算機芯片中應(yīng)用的標(biāo)準半導(dǎo)體硅材料是不能做到這一點的。近年來,材料科學(xué)家和工程師包括Yu和他的同事們對這個項目的研究主要集中在硅襯底上生長鍺錫,從而建立光電“超級”材料用以傳輸數(shù)據(jù),比目前的芯片速度更快。2016年Yu和他的同事們報道了第一代光泵激光器的制作。 研究人員首次實現(xiàn)了激光的運行溫度高達110凱文。而最新研究實現(xiàn)的激光發(fā)射已經(jīng)達到180開爾文(零下135華氏度),這是鍺錫激光發(fā)射到目前為止的最高紀錄。 Yu說,更寬的波長范圍意味著具有潛在的傳輸數(shù)據(jù)的能力。激光器閾值越低,工作溫度越高,功耗越小,功耗越低,設(shè)計簡單性越好。Yu說,這些改進表明該裝置更接近實際應(yīng)用。 他把卓越的激光性能歸功于獨特的外延生長方法,研究人員基于新發(fā)現(xiàn)的生長材料的方法開發(fā)了這種方法。電子外延生長是將半導(dǎo)體材料沉積在晶體襯底上的層或晶片的生長過程。 Yu說:“在這項工作中報道的結(jié)果顯示了將應(yīng)用于集成光子學(xué)領(lǐng)域的激光源的重大進展!。 |