Эксперты о квантовых компьютерах
Подробнее
4 июня
Университет ИТМО

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.
25 октября
Алиса Гаджиева

Ученые утверждают, что обнаруженная ими 1,5-тысячелетняя церковь построена над домом апостолов Андрея и Петра.

Вчера, 09:00
РНФ

Российские ученые впервые обобщили многолетние исследования десятка научных групп, посвященных геологии Тянь-Шаня. Это позволило определить основные «блоки», из которых состоит горный комплекс, и создать карты наиболее сейсмически активных областей. Полученные данные помогут не только распознать зоны с наибольшей вероятностью землетрясений, но также проследить историю образования этой горной системы.

Позавчера, 05:45
Мария Азарова

Ученые из Ирака и Италии нашли остатки крупного завода по производству вина времен Ассирии, а также монументальные барельефы, изображающие царей и богов.

25 октября
Мария Азарова

Американские исследователи оценили вероятность повторного заражения коронавирусами SARS-CoV, HCoV-229E, HCoV-OC43, HCoV-NL63 и особенно SARS-CoV- 2.

Вчера, 05:30
Мария Азарова

Ученые из Швейцарии и Германии сделали неожиданный вывод: катехины зеленого чая не подавляют окислительный стресс, а способствуют ему. Однако на этом их действие не заканчивается.

22 октября
Александр Березин

Повелители тундростепей Евразийского континента, оказывается, вовсе не вымерли с концом ледникового периода. Вопреки тому, что считалось ранее, они выжили — как минимум на Таймыре и как минимум до 1900 года до нашей эры. А это на много веков позже постройки пирамиды Хеопса. Получается, человек не привел мамонта к вымиранию? Или, напротив, нашел затерянные на Таймыре остатки вида и уничтожил их совсем недавно? Это сложный вопрос, от которого зависит ответ на другой: могут ли слоны заселить Север России и в наши дни?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

18 октября
Елена Синицкая

На днях израильский ныряльщик обнаружил на дне Средиземного моря у Хоф-ха-Кармель древние предметы, среди которых оказался меч удивительной сохранности. По мнению специалистов Израильского управления древностей, железный меч с клинком около одного метра и 30-сантиметровой рукоятью принадлежал крестоносцу и датируется XII веком.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

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: