Учёными ИФМ РАН и ННГУ впервые в России создан инжекционный гибридный лазер

Учёными ИФМ РАН и ННГУ впервые в России создан инжекционный гибридный лазер

Новости науки и техники Комментариев к записи Учёными ИФМ РАН и ННГУ впервые в России создан инжекционный гибридный лазер нет

В лабораториях «Спектроскопия твердого тела» и «Физика полупроводниковых гетероструктур и сверхрешеток» отдела физики полупроводников Института физики микроструктур (ИФМ РАН) впервые в России создан инжекционный гибридный лазер ближнего инфракрасного (ИК) диапазона для кремниевых оптических соединений с выходной мощностью до 0,75 Вт при температуре равной 300 К (менее 27оС) в импульсном режиме.

Интерес к кремниевой оптике во всем мире очень высок. В век глобальной компьютеризации и небывалого информационного потока, растет не только необходимость решения большого количества вычислительных задач, но и предъявляются требования к скорости вычислений. Мощность вычислительной техники в наши дни увеличивается с поразительной скоростью. Сегодня мощность суперкомпьютеров уже достигает десяти и более петафлопс, хотя буквально 3-5 лет назад речь шла о терафлопсах (1 петафлопс = 1015 операций в секунду, 1 терафлопс = 1012 операций в секунду). Сейчас уже идет речь о создании первого экзафлопсного (1018 операций в секунду) компьютера.

slajd2

Однако узким местом суперкомпьютеров являются проводные линии связей между разными узлами системы, выделяющими большое количество тепла. Что бы обеспечить работу такой вычислительной машины приходиться затрачивать много энергии на охлаждение систем, что существенно влияет и на скорость, и на энергопотребление (мощный суперкомпьютер потребляет энергию небольшой электростанции). Поэтому идея передачи информации не по проводам, а с помощью света, источник которого находился бы непосредственно на пластине устройства, занимает ученых, работающих в области физики полупроводников уже много лет. Задача усложняется еще и тем, что основными природными элементами микроэлектронной промышленности являются кремний (Si) и германий (Ge), которые не способны эффективно генерировать свет. Одним из способов решения этой проблемы является рост так называемых гибридных структур, когда на кремниевой пластине выращиваются другие полупроводники, способные эффективно испускать свет.

Результат опубликован в журнале Американского Института Физики (Applied Physics Letters :V.Ya.Aleshkin, N.V.Baidus, A.A.Dubinov, A.G.Fefelov, Z.F.Krasilnik, K.E.Kudryavtsev, S.M.Nekorkin, A.V.Novikov, D.A.Pavlov, I.V.Samartsev, E.V.Skorokhodov, M.V.Shaleev, A.A.Sushkov, A.N.Yablonskiy, P.A.Yunin, and D.V.Yurasov Monolithically integrated InGaAs/GaAs/AlGaAs quantum well laser grown by MOCVD on exact Ge/Si(001) substrate. Appl.Phys.Lett. v.109, 061111 (2016))

Авторы: В.Я.Алешкин, А.А.Дубинов, З.Ф.Красильник, К.Е.Кудрявцев, А.В.Новиков, Е.В.Скороходов, М.В.Шалеев, А.Н.Яблонский, П.А.Юнин, Д.В.Юрасов (ИФМ РАН); Н.В. Байдусь, С.М. Некоркин, И.В. Самарцев (НИФТИ ННГУ); Д.А.Павлов, А.А.Сушков (ННГУ); А.Г.Фефелов (НПП «Салют»).

Monolithically integrated InGaAs/GaAs/AlGaAs quantum well laser grown by MOCVD on exact Ge/Si(001) substrate

V. Ya. Aleshkin, N. V. Baidus, A. A. Dubinov, A. G. Fefelov, Z. F. Krasilnik, K. E. Kudryavtsev, more…

ABSTRACT
We report on realization of the InGaAs/GaAs/AlGaAs quantum well laser grown by metallorganic chemical vapor deposition on a virtual Ge-on-Si(001) substrate. The Ge buffer layer has been grown on a nominal Si(001) substrate by solid-source molecular beam epitaxy. Such Ge buffer possessed rather good crystalline quality and smooth surface and so provided the subsequent growth of the high-quality A3B5 laser structure. The laser operation has been demonstrated under electrical pumping at 77 K in the continuous wave mode and at room temperature in the pulsed mode. The emission wavelengths of 941 nm and 992 nm have been obtained at 77 K and 300 K, respectively. The corresponding threshold current densities were estimated as 463 A/cm2 at 77 K and 5.5 kA/cm2 at 300 K.

http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4961059?journalCode=apl

В ИФМ РАН развитием кремниевой оптоэлектроники ближнего ИК диапазона ученые занимаются много лет. Накоплен большой исследовательский опыт, поставлено много экспериментов и, наконец, благодаря совместным усилиям технологов ИФМ РАН и НИФТИ ННГУ удалось вырастить качественную структуру на основе арсенида галлия (InGaAs/GaAs) на кремнии. На этой структуре был создан гибридный лазер.

Работа выполнялась в содружестве с учеными Научно-производственного предприятия «Салют», где были выполнены post-ростовые процессы лазера: оснащение контактами, волноводами, зеркалами. Полученный результат является важным шагом на пути создания микроэлектроники нового поколения.

Источник: https://scientificrussia.ru/articles/gibridnyj-lazer

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top