Nanolasers auf Silizium ermöglichen schnellere Datenübertragung
Diese Forschung in Aktion Artikel wurde Live Science in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.
Glasfaser-Netzwerke spielen eine wichtige Rolle bei der Übertragung von Spielfilmen, Laptops, coole apps für Smartphones und lebensechte Video-Spiele, Spiele-Konsolen. Darauf Netzwerke mithalten Verbrauchernachfrage nach Geschwindigkeit und nahtlose Daten fließen, Forscher weiterhin neue Kombinationen von elektronischen und optischen Geräten.
Ein vielversprechender Ansatz bringt wachsen Laser auf Silizium, die Basisschicht der Wahl für elektronische Geräte. Die Laser, genannt Nanoneedles, sind nur ein Zehntel der Breite eines menschlichen Haares und wurden von Wissenschaftlern der University of California, Berkeley entwickelt. Durch den Anbau von Lasern auf Silizium-Wafer, erweitern die Forscher die Fähigkeit der Elektronik zur Datenübertragung bei Kapazitäten von Next-Generation-Consumer-Geräte und Systeme erforderlich. [Faseroptik könnte "zukünftigen Prothesen vermenschlichen"]
"Auf jede gegebene integrierte Schaltung nun die elektrische Leistung für Kommunikation gewidmet ist wirklich hoch und Bandbreite begrenzt, vor allem für höhere Geschwindigkeit Amtsleitungen", sagt Connie Chang-Hasnain, der die Anstrengung führt. Optische Methoden wie Laser reduzieren den Stromverbrauch und Lärm zwischen Komponenten und Geschwindigkeit zu erhöhen, sagt sie. "Es ist der Unterschied zwischen der Verwendung einer lokalen Fahrbahn und einer Autobahn."
Um die Stärken von Silizium und optische Lasermaterialien zu kombinieren, die Berkeley-Forscher überwand zwei langjährige Herausforderungen, mit denen Forscher geärgert haben: (1) das Missverhältnis zwischen den kristallinen Strukturen von Silizium und III-V-Halbleiter-Material, ein wesentlicher Festkörperlaser Material und (2) Wachstum Temperaturen, die nicht kompatibel mit aktuellen integrierten Schaltkreis-Fabrikation sind.
Während des Wachstumsprozesses 10-bis 15-minütigen Kristall, die bei Temperaturen zwischen 400 und 450 ° C erfolgt, entstehen Nanoneedles in Form eines sechseckigen Pyramiden von einer Silizium-Basis. Diese qualitativ hochwertige Kristalle erreichen einige hundert Nanometer und können geschichtet, dotiert (d. h. andere Materialien können hinzugefügt werden auf den Kristall während des Wachstumsprozesses, was in einem Kristall, die zusätzliche Eigenschaften) oder geätzte Laser Strukturen für Geräteanwendungen zu schaffen. Die Nanoneedle-Geometrie sorgt für eine natürliche Laserresonator das Licht fallen auf und ab der Innenseite des Nanoneedle in einer spiralförmigen Weise zirkuliert.
Chang-Hasnain weist darauf hin, dass es den Wachstumsprozess und die Verwendung von Silizium als ein Wachstumsmedium Großserienfertigung möglich wenn die Nanoneedles für den gewerblichen Einsatz bereitstehen. Die starke Investition durch die Elektronikindustrie in einem Silizium-Gießerei-Netzwerk ermöglicht Entwicklung von Nanolasers für Kommunikation sowie andere Anwendungen wie Solarenergie und Fernerkundung.
Die Nanoneedle Forschung wird teilweise durch das Zentrum für integrierte Access Networks unterstützt, eine NSF-finanzierte Engineering Research Center mit Sitz an der University of Arizona.
Anmerkung der Redaktion: Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation. Siehe die Recherche im Archiv der Aktion.