Ученые приступили к исследованию структур для создания новых оптоэлектронных приборов

Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) приступили к изучению взаимодействия между квантовыми точками (на основе химических элементов германия и кремния) и инфракрасного излучения. Результаты исследования смогут использоваться для интеграции быстродействующих электронных и оптических схем на одной кремниевой пластине, а за счет передачи информации посредством света можно будет на несколько порядков уменьшить энергопотребление процессоров и выделение ими тепла.

3064 0 0

отправить по e-mail

Ученые приступили к исследованию структур для создания новых оптоэлектронных приборов

Фото: СПбПУ

Сверхбыстрый обмен информацией в электронике может стать возможным благодаря передаче данных по оптическим каналам с использованием лазеров. Однако функционирующие на сегодняшний день полупроводниковые лазеры плохо совместимы с развитой кремниевой технологией. Именно поэтому для нужд микроэлектроники перспективными являются исследования квантовых точек – структур, которые образованы кремниевой матрицей, в которой расположены миниатюрные «островки» германия. Такие структуры могут встраиваться в кремниевую микросхему и служить источником светового сигнала. Сегодня устройства на квантовых точках пока не могут эффективно использоваться для передачи информации между блоками интегральной микросхемы, поэтому исследователи ищут способы улучшения свойств таких структур.

«Мы приступили к изучению свойств квантовых точек на основе германия и кремния для того, чтобы точнее определить их внутреннюю энергетическую структуру и выяснить влияние взаимодействия между носителями заряда в точке на ее оптические свойства. Это шаг к созданию источников излучения, которые можно будет интегрировать внутрь микросхем и существенно уменьшить энергию потребления и выделения тепла в микропроцессорах», – рассказал Дмитрий Фирсов, профессор СПбПУ, доктор физико-математических наук.

По его словам, структура для исследования свойств квантовых точек представляет собой кремниевую пластину, в приповерхностной области которой сформирован слой с квантовыми точками – «островками» германия. На образце размерами около 5х5 мм, вырезанном из этой пластины, ученые и проводят свои эксперименты.

Одной из используемых методик является изучение спектра поглощения инфракрасного излучения самой пластиной. Чтобы лучше понять происходящие внутри квантовой точки процессы, ученые используют структуры с разной концентрацией носителей заряда в точках. Для плавного изменения этой концентрации исследователи использовали внешнее оптическое возбуждение свободных носителей заряда.

Второй методикой, которую использовали исследователи, стала фотолюминесценция. При этом методе внутренняя энергетическая структура квантовых точек проявляется в спектре излучения, которое испускают квантовые точки при интенсивном облучении их светом.

«Такие эксперименты имеют огромное значение для оптоэлектроники. Квантовые наноструктуры – это рукотворные объекты, и если мы сможем выяснить влияние взаимодействия между носителями заряда в точке на ее оптические свойства, то сможем в дальнейшем создать источники и детекторы излучения с заданными свойствами», – пояснил Дмитрий Фирсов, добавив, что работы по этой тематике в его научной группе сейчас продолжаются, ученые занимаются расчетами полученных в экспериментах данных.

Исследования ведутся совместно с учеными из Армении и поддержаны совместным грантом Российского фонда фундаментальных исследований и Комитета по науке министерства образования, науки, культуры и спорта Республики Армения.

Наш журнал ММ Поддержать ММ

Технологии

СПбПУ

Машины и Механизмы