Forskere temmer silisium for å samhandle med lys for neste generasjons mikroelektronikk

Hjemprodukt > Press > Forskere temme silisium for å samhandle med lys for neste generasjons mikroelektronikk

Egen modus for det fotoniske silisiumkrystalllaget. KREDITT
Sergey Dyakov, Sergey Tikhodeev, Nikolay Gippius

Abstrakt:
Skoltech-forskere og deres kolleger fra RAS Institute for Physics of Microstructures, Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod, ITMO University, Lomonosov Moscow State University og AM Prokhorov General Physics Institute har funnet en måte å øke fotoluminescens i silisium, den notorisk dårlige emitteren og absorberen. av fotoner i hjertet av all moderne elektronikk. Denne oppdagelsen kan bane vei for fotoniske integrerte kretser, og øke ytelsen deres. Artikkelen ble publisert i tidsskriftet Laser and Photonics Reviews.

Forskere temmer silisium for å samhandle med lys for neste generasjons mikroelektronikk

Moskva, Russland | Skrevet 11. juni 2021

"Naturlig utvalg" i halvlederteknologi over nesten 80 år har ført til at silisium har dukket opp som det dominerende materialet for brikker. De fleste digitale mikrokretser er laget ved hjelp av CMOS-teknologi (CMOS), som står for komplementær metall-oksid-halvleder. Likevel har produsenter truffet en vegg på vei til å øke ytelsen ytterligere: varmeavgivelse på grunn av høy tetthet av elementer i CMOS-kretser.

En mulig løsning er å redusere varmeutviklingen ved å bytte fra metalliske forbindelser mellom elementer i mikrokretser til optiske: i motsetning til elektroner i ledere, kan fotoner reise gigantiske avstander i bølger med minimalt varmetap.

"Overgangen til CMOS-kompatible fotoniske integrerte kretser vil også gjøre det mulig å øke informasjonsoverføringshastigheten betydelig innenfor en brikke og mellom individuelle brikker i moderne datamaskiner, noe som gjør dem raskere. Dessverre interagerer silisium i seg selv svakt med lys: det er en dårlig emitter og en dårlig absorber av fotoner. Derfor er det en viktig oppgave å temme silisium for å samhandle med lys effektivt, sier Sergey Dyakov, seniorforsker ved Skoltech og førsteforfatter av artikkelen.

Dyakov og hans kolleger har klart å forbedre silisiumbasert fotoluminescens ved å bruke germanium kvanteprikker og en spesialdesignet fotonisk krystall. De brukte en resonator basert på bundne tilstander i kontinuumet, en idé lånt fra kvantemekanikken: disse resonatorene skaper effektiv innesperring av lys inni dem siden symmetrien til det elektromagnetiske feltet inne i resonatoren ikke tilsvarer symmetrien til de elektromagnetiske bølgene til resonatoren. omkringliggende rom.

De valgte også germanium nanoøyer som en kilde til luminescens, som kan bygges inn på ønsket sted på en silisiumbrikke. "Bruk av bundne tilstander i kontinuumet økte luminescensintensiteten med mer enn hundre ganger," sier Dyakov, og bemerker at det kan føre oss til CMOS-kompatible fotoniske integrerte kretser.

– Resultatene åpner for nye muligheter for å skape effektive strålingskilder basert på silisium, innebygd i kretsene til moderne mikroelektronikk med optisk signalbehandling. Det er for tiden mange grupper som jobber med å lage lysemitterende dioder basert på slike strukturer og prinsippene for deres kobling med andre elementer på en optoelektronisk brikke, sier professor Nikolay Gippius, leder for Nanophotonics Theory Group ved Center of Photonics and Quantum Materials ved Skoltech, sier.

####

For mer informasjon, klikk her.

Kontakter:
Ilyana Zolotareva
897-777-14699

Hvis du har en kommentar, vær så snill Kontakt oss.

Utstedere av nyhetsutgivelser, ikke 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, er alene ansvarlig for nøyaktigheten av innholdet.

Bokmerke: