Ученые «доработали» кремний для производства оптических чипов
Способ увеличить фотолюминесценцию в кремнии нашла совместная группа российских ученых, 3 июня сообщает журнал Laser & Photonics Reviews.
Это открытие может проложить путь к фотонным интегральным схемам, повысив при этом производительность электроники.
«Естественный отбор» в полупроводниковых технологиях на протяжении почти 80 лет привел к тому, что кремний стал основным материалом для производства чипов. Большинство цифровых микросхем создаются с использованием технологии CMOS (CMOS), которая расшифровывается как комплементарный металл-оксид-полупроводник. Тем не менее, дальнейшее повышение производительности интегральных схем проблематично из-за выделения тепла в CMOS — схемах.
Одним из возможных обходных путей является снижение тепловыделения за счет перехода от металлических соединений между элементами в микросхемах к оптическим: в отличие от электронов в проводниках, фотоны могут преодолевать гигантские расстояния в волновых потоках с минимальными тепловыми потерями.
«Переход на КМОП-совместимые фотонные интегральные схемы также позволит значительно увеличить скорость передачи информации внутри чипа и между отдельными чипами в современных компьютерах, что сделает их более быстрыми. К сожалению, сам кремний слабо взаимодействует со светом: он плохой излучатель и плохой поглотитель фотонов. Поэтому приручение кремния для эффективного взаимодействия со светом является важной задачей», — говорит Сергей Дьяков, старший научный сотрудник Сколтеха и первый автор статьи.
Ученым удалось усилить фотолюминесценцию на основе кремния с помощью квантовых точек германия и специально разработанного фотонного кристалла.
«Использование связанных состояний в континууме увеличило интенсивность люминесценции более чем в сто раз. Это может привести нас к КМОП-совместимым фотонным интегральным схемам», — говорит Дьяков.
Полученные результаты открывают новые возможности для создания эффективных источников излучения на основе кремния, встроенных в схемы современной микроэлектроники с оптической обработкой сигналов.
