مقالات حوزه ارتباطات امن
محققان موفق به بهبود لیزر نیمه رسانا روی بستر سیلیکونی شدند

محققان موفق به بهبود لیزر نیمه رسانا روی بستر سیلیکونی شدند

مهندسان برق، دمای عملکرد یک لیزر نیمه رسانای جدید روی بستر سیلیکونی را بهبود بخشیده‌ و آن را یک گام به تجاری‌سازی نزدیک‌تر کرده‌‌اند.

توسعه‌ی یک لیزر به طوری نوری پمپ شده‌ی ساخته شده از قلع ژرمانیوم که روی بسترهای سیلیکونی رشد یافته، می‌تواند منجر به افزایش سرعت میکروپردازنده‌های تراشه‌های کامپیوتری، حسگرها، دوربین‌ها و سایر دستگا‌ه‌های الکترونیکی با هزینه‌ی بسیار کمتر شود. محققان می‌گویند:
ما در یک دوره‌ی زمانی نسبتا کوتاه (تقریبا دو سال) پیشرفتی از دمای 110 به 270 کلوین داشته‌ایم. اکنون ما به دمای اتاق، بسیار نزدیک هستیم و با سرعت به سمت عملی کردن ماده‌ای که می‌تواند سرعت پردازش را با مصرف بسیار کمتر برق، به طور قابل توجهی افزایش دهد، حرکت می‌کنیم.
لیزر بهبودیافته، محدوده‌ی وسیع‌تری از طول موج‌ها را از 2 تا 3 میکرومتر پوشش می‌دهد و با اینکه می‌تواند در 270 کلوین کار کند، از آستانه‌ی لیزر کردن پایین‌تری استفاده می‌کند.محققان می‌گویند:
این بهبود مبتنی بر یک ساختار ساده، اما ظریف است. ما به لطف تکنیک رشد همبافته‌ (epitaxial growth) توانستیم به آلیاژی با کیفیت بالا و محتوای قلع در حد بالای 20 درصد برسیم که نکته‌ی مهمی در دستاورد فعلی است.
قلع ژرمانیوم، می‌تواند تابش نور با بهره‌وری بالا را مهار کند، کاری که سیلیکون، یعنی نیمه رسانای استاندارد تراشه‌های کامپیوتری نمی‌تواند انجام دهد. دانشمندان بر روی رشد قلع ژرمانیوم روی بستر سیلیکونی تمرکز کرده‌اند تا ابرتراشه‌ا‌‌ی الکترونوری (optoelectronics superchip) بسازند که بتواند داده‌ها را بسیار سریع‌تر از تراشه‌های فعلی انتقال دهد. دانشمندان در سال 2016 ساخت نخستین نسل چنین تراشه‌هایی یعنی لیزر به طور نوری پمپ شده (optically pumped laser) را گزارش کردند. محدوده‌ی طول موج وسیع‌تر به معنای ظرفیت بالقوه‌ی بیشتر برای انتقال داده‌ها و آستانه‌ی لیزر کردن کمتر و دمای عملکرد بالاتر است که کاهش مصرف برق را راحت‌تر کرده وهزینه‌ها را پایین نگه می‌دارد. قلع ژرمانیوم به عنوان یک ماده نیمه‌رسانا دارای قابلیت به راحتی مجتمع شدن در مدارهای الکترونیکی است که می‌تواند منجر به توسعه‌ی اجزای الکترونیکی فشرده، سبک، کم‌هزینه و با مصرف برق کمتر شود که از نور برای انتقال اطلاعات و حس‌کردن استفاده می‌کنند.
مشاهده مقاله اصلی در مجله
منبع: phys.org
بيشتر