Российские физики создали новый материал на основе кремния и германия, который может эффективно поглощать и излучать частицы света. Благодаря этому его можно применять для создания световых компьютеров, пишет пресс-служба Сколковского института науки и технологий. Результаты исследования опубликовал научный журнал Laser and Photonics Reviews.
«Полученный результат открывает пути для перехода к CMOS-совместимым оптоэлектронным интегральным схемам, а также создает новые возможности для создания эффективных источников излучения на кремнии, встраиваемых в схемы современной микроэлектроники с оптической обработкой сигнала», – говорится в сообщении.
Долгое время вычислительные мощности и объемы памяти компьютеров удваивались каждые два года, следуя так называемому закону Мура. В последние годы темпы развития полупроводниковой электроники замедлились, так как по размерам транзисторы уже приближаются к атомам. В результате увеличиваются токи утечки, что мешает работе транзисторов и повышает энергопотребление.
В последние годы физики и инженеры пытаются заменить электронные логические цепочки световыми аналогами. Пока этому мешают две вещи – движением света очень сложно управлять внутри миниатюрных чипов и пока нет надежных систем хранения информации в световом виде.
Ученые под руководством старшего научного сорудника Сколковского института науки и технологий Сергея Дьякова приблизилась к решению первой задачи. Они создали новый материал на основе кремния и германия, который может эффективно взаимодействовать с частицами света и делает это в несколько тысяч раз лучше, чем чистого кремния.
Эта особенность, по словам исследователей, не позволяла использовать кремний для производства фотонных чипов. Дьяков и его коллеги справились с этой проблемой, внедрив в толщу кремния множество наноточек из германия, уложенных в особый узор из шестигранников.
Это резко поменяло квантово-механические свойства всего полупроводникового материала в целом и заставило его активнее взаимодействовать с фотонами. Ппыты с прототипами этого материала показали, что благодаря учету квантовых эффектов при его производстве можно увеличить интенсивность свечения материала более чем в сто раз по сравнению с простым добавлением наноточек из германия.
Достижение этой отметки, по мнению физиков, позволяет использовать разработку для создания оптоэлектронных интегральных схем и других компонентов световых компьютеров будущего.
