Коллектив Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург под руководством стажера-исследователя Дмитрия Масютина сделал заметный шаг вперед в области микроэлектроники. Ученым удалось подтвердить исключительную температурную стабильность микролазеров на основе InGaN/GaN. Это открытие открывает широкий спектр перспектив для развития компактных, быстродействующих фотонных схем, способных заменить традиционные электронные связи и увеличить эффективность электронных устройств.
Микролазеры InGaN/GaN: инновация для будущей фотоники
Ведущие мировые технологические разработки неразрывно связаны с поиском решений для снижения энергопотребления и повышения скорости передачи данных внутри электронных приборов. Передовые лаборатории и инженеры активно внедряют гибридные соединения, в частности, интеграцию электронных схем с оптическими элементами. В этом направлении высокую перспективу демонстрируют микролазеры на основе соединений группы нитридов — главными из которых считаются сплавы галлия с азотом (GaN) и индием (InGaN). Такие устройства отличаются превосходной химической и термической устойчивостью, возможностью работы в диапазоне ультрафиолета, а главное — совместимостью с современными технологиями кремниевой фотоники.
Эксперимент: испытание микродисков при высоких температурах
Командой, в которую вошли представители НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург, Дмитрий Масютин, а также ученые из ведущих научных центров Беларуси и России, проведен эксперимент по изучению возможностей InGaN/GaN микролазеров на кремниевых подложках. В ходе исследования микродиски диаметром всего пять микрометров подвергались нагреву до 100 градусов Цельсия, что имитирует условия эксплуатации внутри современных микросхем. Запуск лазера обеспечивался с помощью внешней оптической накачки — специального света, возбуждающего излучение строго заданной длины волны. В результате ученые тщательно зафиксировали, как изменяются основные рабочие параметры устройства при высоких температурах.
Результаты: высокая стабильность и широкий потенциал применения
Проведённые испытания продемонстрировали, что лазеры уверенно продолжают работать даже при значительном нагреве – их режим генерации сохраняется при температуре до 100 °C. Практически не изменяющаяся пороговая мощность накачки (от 245 до 255 мкВт) и небольшой сдвиг пикового излучения (лишь 2 нм — с 413 до 415 нм) свидетельствуют о высокой надежности микродисков. Подобные свойства особенно ценны для интеграции микролазеров в бытовую электронику, вычислительные комплексы, автомобили и медицинские устройства, где крайне важны стабильность работы и отказоустойчивость без необходимости сложных систем охлаждения.
По словам Дмитрия Масютина, температурная устойчивость — важнейшая характеристика для всех полупроводниковых лазеров, так как перегрев способен резко ухудшить их параметры. Благодаря высокой сохранности рабочих характеристик InGaN/GaN микролазеры могут активно применяться в самых разнообразных сферах, не требуя энергоёмких систем отвода тепла. Это открывает новые горизонты для создания высокотехнологичных гибридных схем, позволяющих значительно сократить энергопотребление и упростить архитектуру устройств.
Будущее микроэлектроники: перспективы внедрения микролазеров
Полученные результаты закладывают прочную основу для скорейшего внедрения InGaN/GaN микролазеров в массовое производство оптоэлектронных компонентов. Разработка позволяет сделать технологию доступной для широкой сферы применения — от суперкомпьютеров и электромобилей до компактных медицинских приборов и «умных» гаджетов следующего поколения. Ожидается, что фотонные схемы на базе данных микролазеров позволят создать принципиально новые архитектуры вычислительных систем, обеспечивая прирост производительности и надежности электроники.
Команда НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург гордится достигнутыми результатами и надеется, что их работа послужит примером успешного внедрения инноваций в российских и международных технологических проектах. Современные материалы, смелые инженерные решения и междисциплинарный подход позволяют уверенно смотреть в будущее оптоэлектроники.
Информация предоставлена пресс-службой НИУ ВШЭ
Источник фото: ru.123rf.com
Источник: scientificrussia.ru
