Кремниевые микросхемы могли бы работать быстрее и лучше, если бы для передачи сигналов между транзисторами использовался свет, а не электроны. Новое исследование показывает, что упаковка кремния в крошечные самородки, известные как квантовые точки (SN: 17.06.00, стр. 392), может сделать возможным создание кремниевых схем с ускорением света.
Несмотря на то, что кремний является основным материалом для электроники, он, как правило, плохо подходит для изготовления светоизлучающих устройств, таких как лазеры и светоизлучающие диоды. Исследовательская группа под руководством Лоренцо Павеси из Университета Тренто в Пово и Итальянского национального института физики материи, тем не менее, сообщает об усилении интенсивности лазерного луча за счет его пропускания через слой кремниевых квантовых точек. Сначала исследователи возбудили точки диаметром всего 3 нанометра с помощью другого лазерного луча.
Павези и его коллеги сообщают о своей работе в журнале Nature от 23 ноября. «До этой статьи люди говорили, что построить лазер на кремнии невозможно. В настоящее время… люди говорят, что стоит попробовать», - отмечает Павеси.
В основе усилителя света лежат квантовые точки, каждая из которых состоит всего из 300-500 атомов кремния. Точки образуют плотный слой внутри крошечной пластины диоксида кремния, широко используемого электрического изолятора.
Лазерный луч, проходящий вдоль рельса, становится ярче на 10 процентов, говорит Павеси. Чтобы сделать кремниевый лазер, исследователям все еще нужно поместить слой квантовых точек в резонатор с зеркальной облицовкой. По мере того как световые волны, излучаемые точками, отражаются внутри полости, они усиливаются и становятся когерентными - идеально выровненные гребень к гребню и впадина к впадине.
Даже если исследователи успешно справятся с этой задачей, получившееся устройство будет считаться лазером с оптической накачкой, который работает только тогда, когда его стимулирует внешний источник света. Чтобы кремниевые лазеры стали коммерчески привлекательными, они должны генерировать свет от электрического входа. Павези говорит, что это будет сложно, поскольку точки защищены от электричества изолятором.
Тем не менее, работа может подтолкнуть исследователей к созданию лазеров из глубоко протравленного или пористого кремния, который, как было показано, излучает свет в ответ на электрические сигналы, но не усиливает свет, говорит он.