• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
04.06.2021
Университет ИТМО
2 404

Проект российских ученых поможет в создании чипов нового поколения

4.6

Группа ученых, в которую вошли сотрудники Университета ИТМО, Института физики микроструктур РАН, Сколтеха, Института общей физики РАН, и МГУ, в сто раз усилила свечение квантовых точек на кремниевой подложке. Такие структуры применяются в микроэлектронике для обработки электронных сигналов. Технологию можно будет использовать для создания чипов нового поколения — способных быстро передавать информацию из компьютера в оптоволоконную сеть.

Проект российских ученых поможет в создании чипов нового поколения / ©Getty images

Исследователи использовали специальные оптические резонаторы, способные «накапливать» электромагнитное излучение. То есть световой сигнал, попав в такой резонатор, не сразу исчезает, а некоторое время копится в нем, набирая силу. Это позволит преодолеть «трудности перевода» электрического сигнала в световой и может существенно ускорить обмен данными между серверами и компьютерами.

«Если источник света недостаточно мощный, то можно использовать резонаторы, которые способны значительно усиливать падающее излучение внутри их объема, эффективно накапливая фотоны — частицы света, — рассказывает доцент физического факультета Университета ИТМО Андрей Богданов.

— Относительно недавно стали активно исследоваться оптические резонаторы на основе связанных состояний в континууме. Оптики позаимствовали эту идею из квантовой механики. Эффективное удержание света внутри резонатора происходит, потому что симметрия электромагнитного поля внутри него не соответствует симметрии электромагнитных волн окружающего пространства».

В микроэлектронике большие надежды возлагают на специальные кремниевые структуры, которые бы обрабатывали электронный сигнал. На них расположены квантовые точки (наноостровки) германия, которые способны излучать свет в диапазоне, в котором передается информация по оптоволокну.

Но даже они не совершенны — яркости света таких наноостровков не хватает, чтобы закодировать и передать данные в виде оптического сигнала в кабель. Метод исследователей Института физики микроструктур РАН, Сколтеха, Университета ИТМО, Института общей физики РАН, и МГУ позволил усилить свечение германиевых «островков» на кремниевой подложке более чем в сто раз.

«Это достигается за счет того, что хорошо известный закон полного внутреннего отражения неприменим к структуре с неплоскими границами, подобно тому, как неприменим этот закон при отражении света от поверхности компакт-дисков, которые из-за этого видны в переливающихся цветах радуги. В случае со структурой с наноостровками можно использовать похожий эффект и при помощи правильного дизайна фотонно-кристаллической решетки приручить свет и сделать фотолюминесцению очень яркой», — рассказывает старший научный сотрудник Сколтеха Сергей Дьяков.

Пока даже такое повышение эффективности не дает достаточно яркого свечения германиевых наноточек на кремнии. Но главное, что ученым удалось показать саму перспективу оптимизации их работы за счет оптических резонаторов. «Полученные результаты открывают новые возможности для создания эффективных источников излучения на кремнии, встраиваемых в схемы современной микроэлектроники с оптической обработкой сигнала.

Сейчас коллектив авторов работает над задачей создания на базе таких структур светоизлучающих диодов и принципов их сопряжения с другими элементами на оптоэлектронном чипе», — отмечает старший научный сотрудник Института физики Микроструктур РАН Маргарита Степихова.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Университет ИТМО (Санкт-Петербург) — национальный исследовательский университет, ведущий вуз России в области информационных и фотонных технологий. Альма-матер победителей международных соревнований по программированию: ICPC (единственный в мире семикратный чемпион), Google Code Jam, Facebook Hacker Cup, Яндекс.Алгоритм, Russian Code Cup, Topcoder Open и др. Приоритетные направления: IT, фотоника, робототехника, квантовые коммуникации, трансляционная медицина, урбанистика, Art&Science, Science Communication.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
20 мая
Мария Азарова

Ученые предупреждают: поскольку вес современных комбайнов и прочей сельхозтехники сегодня приближается к весу самых крупных животных, когда-либо бродивших по Земле, возникает парадокс уплотнения грунта.

20 мая
Михаил Орлов

Исследуя останки древних одноклеточных водорослей кокколитофорид, ученые из Европы описали специфический механизм сохранения окаменелостей, на который ранее почти не обращали внимание. Это микроскопические слепки на поверхности пыльцы и другой органики, которые прекрасно сохранили все детали поверхности этих клеток, хотя от них самих ничего не осталось.

Вчера, 10:02
Сергей Васильев

Распространяясь в популяциях крупных жвачных животных, паразиты незаметно оказывают мощное влияние на целые экосистемы, позволяя растительности спокойно развиваться и процветать.

20 мая
Мария Азарова

Ученые предупреждают: поскольку вес современных комбайнов и прочей сельхозтехники сегодня приближается к весу самых крупных животных, когда-либо бродивших по Земле, возникает парадокс уплотнения грунта.

Вчера, 10:02
Сергей Васильев

Распространяясь в популяциях крупных жвачных животных, паразиты незаметно оказывают мощное влияние на целые экосистемы, позволяя растительности спокойно развиваться и процветать.

Позавчера, 12:13
Александр Березин

На планете уже зарегистрировано больше сотни случаев, подозрительно напоминающих обезьянью оспу — родственницу оспы натуральной. До 2022 года больные обезьяньей оспой заражались в основном от животных, а среди людей она быстро затухала, плохо передаваясь воздушно-капельным путем. Но в этом мае положение могло измениться. Дюжина стран на разных континентах показала одновременную вспышку заражений. Многие пытаются успокоить население, упирая на факт, что прививка от обычной оспы защищает и от новой. На самом деле, ситуация далеко не такая простая, и ВОЗ в эту пятницу провела чрезвычайную встречу экспертов для обсуждения этой болезни. Naked Science рассказывает, может ли оспа стать «сменщиком» коронавируса.

26 апреля
Василий Парфенов

Крупнейшие патентные ведомства мира десятилетиями или веками принципиально игнорируют любые конструкции, нарушающие начала термодинамики. С точки зрения здравого смысла это хорошо, но конспирологи и гении-самоучки считают иначе. По их мнению, такая политика стала результатом заговора (подставьте сюда любое вымышленное или не очень секретное общество либо лобби). Что ж, похоже, Роспатент встал на их сторону.

27 апреля
Александра Медведева

С помощью GPS-трекинга ученые проследили за перемещениями целой популяции домашних кошек в небольшом норвежском городке. Оказалось, питомцы редко уходят от дома далее 50 метров и почти не совершают длительных прогулок.

28 апреля
Мария Азарова

Авторы нового исследования составили таблицу ожидаемой продолжительностью жизни для собак 18 чистокровных пород и метисов. Кроме того, они узнали, кто живет дольше — суки или кобели, кастрированные или нет.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: