Переворот в микроэлектронике

Ученым из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, ETH Zürich) удалось создать лазер нового рода, способный в будущем совершить переворот в микроэлектронных технологиях. Во всяком случае, на настоящий момент это наименьший по размерам лазер с накачкой электрическим разрядом.

Статья, посвященная работе, была опубликована в журнале Science.

Размеры лазера составляют всего 30 микрометров в длину и 8 микрометров в высоту, а излучаемый им свет имеет длину волны 200 мкм. Таким образом, размеры всего лазера значительно меньше, чем длина волны излучаемого им света. Традиционные лазеры не могут быть меньше длины волны в силу использования оптического резонатора — в простейшем случае двух зеркал, между которыми в процессе накачки многократно отражаются волны. Если расстояние между зеркалами будет меньше, чем длина волны, система работать не будет. Поэтому бесконечно уменьшать размеры традиционных лазеров нельзя.

Преодолеть это естественное ограничение пытались ученые по всему миру, но, по словам ведущего автора работы Кристофа Вальтера (Christoph Walther),<разработав совершенно новую концепцию лазера, нам удалось далеко шагнуть за эту границу>. Вальтер и его коллеги из группы квантовой оптоэлектроники (Quantum Optoelectronics Group) работали под руководством профессора Жерома Фе (Jérôme Faist), директора Института квантовой электроники при ETH Zürich. Идея подобного устройства была предложена еще в 2008 году, но ее практическая реализация затянулась больше чем на полтора года.

Решение, найденное швейцарскими учеными, было вдохновлено не оптикой, а электроникой — вместо традиционных оптических резонаторов в микролазере используется электрический колебательный контур, состоящий из двух микроскопических конденсаторов, соединенных индуктором. Все они были выращены на плоской подложке из арсенида галлия. Свет вызывает в контуре самоподдерживающиеся электромагнитные осцилляции, за счет которых и происходит накачка.

<Это означает, что размеры резонатора уже не ограничены длиной волны света и могут в принципе — что и делает работу столь замечательной — быть уменьшенными до любого, сколь угодно малого размера>, — пишет Вальтер. Эта перспектива делает лазеры особенно интересными для производителей микроэлектроники — в качестве оптической альтернативы транзисторам.<Если нам удастся приблизиться к транзисторам хотя бы в отношении размеров микролазеров, рано или поздно с их помощью можно будет создавать электронно-оптические интегральные схемы с исключительно высокой концентрацией электронных и оптических компонентов>. Переход от целиком электронных к оптико-электронным или даже целиком оптическим схемам позволил бы значительно увеличить скорость передачи и обработки данных в микропроцессорах.

Кроме Вальтера и Фе, авторами статьи являются члены группы квантовой оптоэлектроники в ETH Zürich — Джакомо Скалари (Giacomo Scalari), Мария Инес Аманти (Maria Ines Amanti) и Маттиас Бек (Mattias Beck). Об этом сообщает Информнаука со ссылкой на Sciencemag.