Новый лазер заполняет последний пробел в кремниевой фотонике
Международная группа ученых разработала первый полупроводниковый лазер непрерывного действия с электронной накачкой, состоящий исключительно из элементов четвертой группы таблицы Менделеева. Уникальность этого лазера, построенного из сверхтонких слоев кремния, германия и олова, заключается еще и в том, что он выращен на кремниевой подложке. Разработка открывает новые возможности в области кремниевой фотоники.
Быстрое развитие искусственного интеллекта и Интернета вещей увеличивает спрос на мощное и энергоэффективное оборудование. Оптическая передача данных, позволяющая передавать огромные объемы информации с минимальным энергопотреблением, стала предпочтительным методом на расстояния более одного метра. Новейшие разработки ученых из Германии и Франции открывают путь к значительному сокращению затрат и повышению производительности.
В последнее время достигнут прогресс в области монолитно интегрированных оптически активных компонентов непосредственно на кремниевых чипах. Были разработаны ключевые элементы, включая модуляторы производительности, фотодетекторы и волноводы. Но одной из проблем является отсутствие эффективного источника света для электрической накачки, полностью состоящего из элементов 4-й группы таблицы Менделеева. До сих пор такие источники традиционно изготавливались из материалов III-V групп, дорогих и трудноинтегрируемых с кремнием.
Новый лазер решает эту проблему, пишет Science Daily. Он совместим со стандартной технологией производства микрочипов КМОП и подходит для более легкой интеграции в существующие производственные процессы. По этой причине его можно рассматривать как последний недостающий инструмент кремниевой фотоники.
В отличие от предыдущих высокоэнергетических германий-свинцовых лазеров с оптической накачкой, новый элемент потребляет примерно такое же количество тока, что и одиночный светодиод. Благодаря усовершенствованной структуре квантовых ям и кольцевой геометрии лазер сводит к минимуму энергопотребление и рассеивание тепла. В результате устройство показывает стабильную работу при температурах до 90 К (-183 °С).
Созданный на традиционной кремниевой подложке, используемой в транзисторах, этот лазер является первым по-настоящему эффективным лазером, изготовленным из элементов группы 4. Однако он еще не оптимизирован для снижения порога генерации и достижения работы при комнатной температуре.
