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可在室温操作的电注入式纳米激光器首次验证成功
材料来源:互联网           录入时间:2013/8/2 16:35:54

以电为能源、可在室温下操作的纳米激光器经过长期的基础研究之后,首次验证成功。

由空军科学研究办公室和DARPA资助,宁春正(音译)博士及其团队在亚利桑那州立大学完成了保持该项工作未偏离摩尔定律的一些关键解决方案。

摩尔定律预言,在很长一段时期内,集成电路上可容纳的晶体管数目,约每2年便会增加一倍。随着元器件小型化、运算速度更快,缩小激光器尺寸对于使光子与电子器件结合至关重要。通过在同样的空间内置入更多的激光器,可获得更快的处理速度——从而为下一代计算机的问世提供的了可能。

本次突破前的相关研究是由较强的光源进行泵浦,而非使用电注入式。由光泵浦的纳米激光器可容易地在室温下工作,但在实际应用中会遇到一个问题——它不能由电流进行激励。因此,对于电子方面的应用并非解决方案。道理很简单,因为无论你怎样通过纳米激光器节省空间,要靠埋入一个额外的光源对纳米激光器进行泵浦,都是不现实的。

宁博士指出,能在室温下操作的纳米激光器在电子及光子技术领域是非常有用的,它无需冷却系统,可由简单的电池激励而代替了由其他激光源进行泵浦,而且可以连续不断地发射光。

以往由电流激励的纳米激光器实验均告失败,这主要是由于过热造成的,由宁博士领导的团队所做的尝试也证明了这一点,这是由激光器厚度造成的。

宁博士最新研究方法采用了同样的磷化铟/砷化镓铟/磷化铟矩形铁心以及同样的氮化硅绝缘层——与以前同样的方式被封装进一个镀银壳体内,由于过热这一方法宣告失败。当研究团队精确控制制作过程并调整氮化硅层的厚度时,散热加快,从而保持纳米激光器能连续工作。

在亚利桑那州立大学发布的新闻中,宁博士指出:“根据基本科学原理,它首次表明对于在室温下使用的电注入式金属腔纳米激光器来说,金属的加热减量不是一个不能克服的障碍;对于长期使用的纳米激光器来讲,这一结论是否适用尚不得而知。”

从基础研究中获得的重要结论是这一突破是宁教授及其同事近七年来研究工作的顶点,但他们并未在这一点上停留,因为宁博士又打算在其成功的基础上继续迈出重要的两步:将其用于硅基光波导以实现100GHz高速调制,但最终是将纳米激光器用于芯片上的光子系统。

负责资助宁博士项目的空军科学研究办公室官员Gernot Pomrenke博士表示,因为解决了热的问题以及金属在这种纳米结构中的作用,宁博士的成功将对未来纳米激光器的发展具有重要影响,根本解决这一困难问题,为各种光子和电子微纳器件的综合化实际应用铺平了道路。


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