Поделиться
В России создан рекордно маленький лазер для производства фотонных чипов
Производство мельчайших деталей для микроэлектроники требует применения лазеров очень маленьких размеров. Команде российских и зарубежных ученых удалось создать устройство не больше 60 нм.
Рекордно маленький размер
Физики Санкт‑Петербургского государственного университета (СПбГУ) совместно с коллегами из других российских и зарубежных вузов создали лазер рекордно маленьких размеров для локализации света в нанометровом масштабе, сообщил СПбГУ на своем сайте.
Поперечный размер устройства составляет около 60 нм, а полоса излучения — порядка 0,15 нм, что в 5‑10 раз меньше, чем в обычных полупроводниковых лазерах.
Разработка может применяться для создания компонентов фотонных интегральных схем, а также, например, биохимического детектирования и сверхразрешающей микроскопии.
В исследовании участвовали представители Алферовского университета, НИУ ВШЭ — Санкт‑Петербург, СПбГЭТУ (ЛЭТИ), МФТИ и научных организаций из других стран.
Нанолазер с широким спектральным диапазоном
В плазмон‑поляритонных нанолазерах часто используют полупроводниковые нитевидные нанокристаллы. Благодаря этому один из ключевых размеров всего устройства не превышает нескольких сотен нанометров.
«Мы объединили преимущества молекулярно‑пучковой эпитаксии, нитевидных нанокристаллов и квантовых ям InGaN, что и позволило достичь полученных результатов», — сказал участник исследования, младший научный сотрудник лаборатории новых полупроводниковых материалов для квантовой информатики и телекоммуникаций СПбГУ Талгат Шугабаев.
В новой конфигурации плазмон‑поляритоны формируются в системе одиночных нитевидных нанокристаллов, расположенных на металл‑диэлектрической подложке, добавил ученый. Это значительно повышает требования к качеству материалов. Поверхности должны быть идеально гладкими, а активная среда давать крайне однородный сигнал без лишних примесей в спектре.
Разработка открывает возможности для создания нанолазеров в широком спектральном диапазоне — от «обеззараживающего» ультрафиолетового до «телекоммуникационного» инфракрасного.
План дальнейших работ — повышение рабочей температуры устройства, переход от оптической накачки к электрической, то есть замена внешнего оптического возбуждения на прямое преобразование электроэнергии в генерацию излучения.
Электронике нужны миниатюрные лазеры
В мае 2024 г. CNews писал о том, что ученые ИТМО побили свой рекорд по величине самого компактного в мире нанолазера. Им удалось уменьшить размер наночастицы с 310 нанометров до 200 (это в 5 тыс. раз меньше миллиметра).
Нанолазеры — это лазеры, размер которых меньше длины волны света (или фотона — частицы света), излучаемого ими. Таки маленькие размеры нужны для создания мельчайших деталей для цифровых микроустройств и приборов для анализа показателей здоровья. Они также позволят повысить качество цветопередачи экранов в очках виртуальной реальности.
Лазеры в настоящее время широко используются в телекоммуникационной сфере и медицине, однако уменьшение их размеров в тысячи раз способно расширить сферу их применения. Современные лазеры слишком велики, чтобы можно было непосредственно встроить их в полупроводниковый чип.
Короткая ссылка
