Инженеры добились эффективной интеграции лазеров на основе квантовых точек (QD) на кремниевых чипах. Токи спинов управляют намагничиванием устройств с использованием недорогих материалов.
Преимущества монолитной интеграции лазеров на кремниевых фотонных чипах
Лазеры, изготовленные непосредственно на кремниевых фотонных чипах, имеют ряд преимуществ перед внешними источниками лазерного излучения, например, большую масштабируемость. Кроме того, фотонные чипы с такими «монолитно» интегрированными лазерами могут быть коммерчески жизнеспособными, если их можно будет производить на стандартных полупроводниковых заводах.
Технология интеграции
Полупроводниковые лазеры III-V можно монолитно интегрировать с фотонными чипами путём прямого выращивания кристаллического слоя лазерного материала, такого как арсенид индия, на кремниевой подложке. Однако фотонные чипы с такими интегрированными лазерными источниками сложно изготовить из-за несоответствия структур или свойств полупроводникового материала III-V и кремния.
В исследовании, недавно опубликованном в Journal of Lightwave Technology, доктор Розалин Кошика из Калифорнийского университета, США, и её команда успешно интегрировали лазеры на основе квантовых точек (QD) на кремниевые фотонные чипы.
Для достижения этой монолитной интеграции авторы объединили три ключевые концепции:
* стратегия карманного лазера для монолитной интеграции;
* двухступенчатая схема роста материала, включающая газофазную эпитаксию металлоорганических соединений и метод молекулярно-лучевой эпитаксии для уменьшения начального размера зазора;
* полимерный метод заполнения зазора для минимизации расходимости оптического луча в зазоре, чтобы разработать монолитно интегрированные QD-лазеры на кремниевых фотонных чипах.
Результаты тестирования
Чиплеты с монолитно интегрированными лазерами продемонстрировали достаточно низкие потери на соединение. В результате QD-лазеры эффективно работают на одной длине волны O-диапазона в пределах чиплета. Длина волны O-диапазона желательна, поскольку она позволяет передавать сигналы в фотонных устройствах с низкой дисперсией.
Лазеры работают на одной частоте с использованием кольцевых резонаторов из кремния или распределённых брэгговских отражателей из нитрида кремния.
«Наши интегрированные QD-лазеры продемонстрировали высокую температуру генерации до 105 °C и срок службы 6,2 года при работе при температуре 35 °C», — говорит доктор Кошика.
Потенциал технологии
Техника интеграции лазеров может быть широко принята по двум причинам:
* фотонные чипы могут быть изготовлены на стандартных полупроводниковых заводах;
* метод интеграции QD-лазеров может работать для различных конструкций фотонных интегральных схем без необходимости обширных или сложных модификаций.
Предложенная технология интеграции может быть применена к различным конструкциям фотонных интегральных схем путём модификации кремниевых фотонных компонентов, открывая путь для масштабируемой, экономически эффективной монолитной интеграции встроенных источников света для практических применений.
Предоставлено:
Institute of Electrical and Electronics Engineers
Новое исследование открывает путь к более быстрой и энергоэффективной компьютерной памяти
Исследование, проведённое в Университете Миннесоты в городах-побратимах, даёт новое представление о материале, который может ускорить работу компьютерной памяти и сделать её более энергоэффективной.
Управление намагничиванием с помощью Ni₄W
В исследовании, недавно опубликованном в Advanced Materials, учёные продемонстрировали более эффективный способ управления намагничиванием в крошечных электронных устройствах с использованием материала под названием Ni₄W — комбинации никеля и вольфрама.
Команда обнаружила, что этот материал с низкой симметрией создаёт мощный спин-орбитальный торк (SOT) — ключевой механизм манипулирования магнетизмом в памяти и логических технологиях следующего поколения.
«Ni₄W снижает энергопотребление при записи данных, потенциально значительно сокращая энергопотребление в электронике», — сказал Цзянь-Пин Ван, старший автор статьи и заслуженный профессор Макнайта и председатель Роберта Ф. Хартманна на факультете электротехники и вычислительной техники (ECE) в Университете Миннесоты в городах-побратимах.
Эта технология может помочь снизить потребление электроэнергии такими устройствами, как смартфоны и центры обработки данных, делая будущую электронику более интеллектуальной и устойчивой.
«В отличие от обычных материалов, Ni₄W может генерировать спиновые токи в нескольких направлениях, что позволяет «свободно от поля» переключать магнитные состояния без необходимости внешних магнитных полей», — сказал Ифэй Ян, аспирант пятого курса в группе Ванга и соавтор статьи.
Ni₄W изготавливается из обычных металлов и может быть изготовлен с использованием стандартных промышленных процессов. Недорогой материал делает его очень привлекательным для промышленных партнёров и вскоре может быть внедрён в технологии, которые мы используем каждый день, такие как умные часы, телефоны и многое другое.
Предоставлено:
University of Minnesota