迄今最薄的半導體可直接平鋪在光學空腔頂部。
美國科(kē)學家們利用(yòng)迄今最纖薄(báo)(僅為三個原子厚)的半導體,製造(zào)出一種新型(xíng)納米激光器,其不僅能效更高,容易製(zhì)造且可與目(mù)前(qián)的電子設(shè)備兼(jiān)容。研究人(rén)員表示,這一研究成(chéng)果為最終製造出用光而非電子傳輸信息的下一代計算設備奠定了堅實的基礎。
從醫療到金屬切割再到電子產品,激光器都在(zài)其(qí)中扮演重要角色,但為了滿足現代計算、通(tōng)訊、成像和傳感(gǎn)要求,科學家們一直希望能製造出體型更小且耗能更低的激光係統。華盛頓大學和斯坦福大學攜手研製的(de)這款納米激光器,用(yòng)僅僅三個原子厚的鎢基半導體(tǐ)作為發光“增益材料”,或(huò)將滿足(zú)上述要求。
該研究主要負責人吳三豐(音譯)表示:“納米激光器中使用的鎢基半導體也是最近才(cái)問世,單層鎢基分子(zǐ)非常纖薄且能有效地發射光,科學家們已經用它製造出了晶體管、二極管、太陽能電池等,現在,開始用它製造納米激光器。”
盡管納米激光器體型嬌小,肉眼無法看到,但其可廣泛應用於多個領(lǐng)域?從下一代計(jì)算設備到能(néng)監測健康狀況的可植入微型芯片等。不過,以前研製出納米激光器使用的增益材料,要麽更厚,要麽被嵌入捕獲光的空腔結構內(nèi),這就使它(tā)們很難製造且不(bú)容易同現在的電路和計算設備完美融合。據物理學家(jiā)組織網3月25日(北京時間)報道(dào),最新納米激(jī)光器中使用的三個原子厚(hòu)度的半(bàn)導體能直(zhí)接放在常用的光學(xué)空腔內,因此,能與組成激光器的關鍵(jiàn)元素有效地結合在一起。而且,隻需27納瓦的電力就能讓其發射光,能效極高(gāo)。
該研究的聯(lián)合作者、華盛頓大(dà)學(xué)電子工程和物理學助理教授阿卡?馬優姆達表示,新型納(nà)米(mǐ)激光器的另一個優點是很容易製造,也可(kě)與(yǔ)電子設備中常見的矽原件一起工(gōng)作;另外,使(shǐ)用原子板作為增益材(cái)料不僅讓其用途廣泛且能更好地對其屬(shǔ)性(xìng)進行控製。最新的納米激光技術讓科學家(jiā)們朝(cháo)著光子計算和(hé)短距離(lí)光通訊邁出了重要一(yī)步。接下來,他們打算(suàn)對激光發射的光的屬性進行更深入的研究。
研究人員(yuán)希望他們能進一(yī)步製造出電驅動的(de)納(nà)米(mǐ)激光器,最終實現用光而(ér)非電(diàn)子在計算機(jī)芯片和主板間傳輸信息。目前的信(xìn)息傳(chuán)輸過程可能導致係統(tǒng)過熱,可能也會浪費大量能(néng)源,因此,包括臉譜、惠普和因特爾等擁有大量數據(jù)中心的巨頭都對能效更高的解決方案感興趣(qù)。使(shǐ)用光子而非電子來(lái)傳輸(shū)信息耗能更少,且有望使(shǐ)下一代計算設備突破目前的帶寬和能量限製。
總編輯圈點
我們都知道使用光纖(xiān)上網的速度會比普(pǔ)通電線要快得多,實際上利用(yòng)光電子器件產生光信號來傳遞信息,已具備替(tì)代傳統電(diàn)子電路(lù)的潛力。其(qí)中,研製更快、更小、更節能的光(guāng)子發射器來實現半導體激光器的微型化將是關(guān)鍵技術之一,本研究在這方麵提供了一種技術方案。隨著物聯網時代的來臨(lín),這項技術(shù)還將在超級計算機芯片(piàn)、高敏感(gǎn)度生物傳感器以及下一代(dài)通信設備等多個領域擁有廣闊的應用空間。
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更多>2018-10-12