当前位置: 星星网 >  探索 >  利用单分子层和超薄硅波实现了室温纳米激光器 > 正文

利用单分子层和超薄硅波实现了室温纳米激光器

星星网-探索 来源:实验帮 时间:17-08-01 744条评论

利用单分子层和超薄硅波实现了室温纳米激光器

研究人员首次建立了一种纳米激光器,这种激光器只使用一个单分子层,放置在一个薄的硅波导上,并在室温下工作。这种新的装置,由来自亚利桑那州立大学和中国的清华大学的研究人员共同开发,这一技术有可能被用来发送单一芯片的不同点之间的信息。激光器还可以用于紧凑的、具有集成形式的其他传感应用。

“这是一个由单层材料的纳米激光器在室温实现工作的第一个示范,” Cun-Zheng Ning说,他是亚利桑那州立大学电气工程的教授,并领导了该研究小组。这种新型激光的详细信息发表在七月出版的《自然纳米技术》杂志网络版上。

除了Ning,该论文“单层钼碲化物与硅纳米波导集成的室温连续波激光器”的主要作者还包括Yongzhuo Li, Jianxing Zhang,和来自清华大学的 Dandan Huang。

Ning说,新开发的器件的关键是利用可在单层中放置的材料,有效地放大光(激射作用)。单层纳米激光器在之前曾被研究过,但那些都必须使用制冷剂如液氮或液态氦冷却到低温下使用的。能够在室温下工作(77华氏度)的使用,为这些新激光器开辟了许多应用的可能性。

联合清华大学的研究团队,利用单层钼碲化物与自己的设备集成硅纳米的波导。钼碲化物与硅相结合,这是在半导体制造中一个最好的波导材料,研究人员能够实现激光作用,而不需要特殊冷却。

激光器件的组成需要两个关键部分,一个产生和放大光子的增益介质,以及一个限制或捕获光子的空腔。虽然这样的材料选择大型激光器很容易,但在纳米尺度上的纳米激光器则是越来越难实现的。纳米激光器的大小要小于人类头发厚度的一百倍,预计将在未来的计算机芯片中发挥重要作用,如各种光探测和传感装置。

二维材料和硅波导的选择使研究人员能够实现室温下的操作。碲化钼中的激发会在硅波导上的波长范围内传输,使硅成为波导的腔材料。与孔蚀的数组和二维单层材料一体化的纳米梁腔的精密制造也是项目成功的关键步骤。这种单层材料中的激发比常规半导体材料要强100倍,且在室温下也能有效地发光。

由于硅已用于电子领域,特别是在计算机芯片中,它在这一应用中的应用在未来的应用中将具有重要意义。

Ning说:“几十年来,科学家们一直梦想着在硅上制造激光技术。我们的这项最新技术最终将允许人们把电子学和光子学放在同一个硅平台上,从而将会大大简化了制造过程。

硅不能有效地发光,因此必须与其他发光材料相结合。目前,用于其他半导体,如砷化镓,磷化铟和铟材料,这将会使得器件增大百倍厚才能与硅结合应用。

与硅结合的新单层材料消除了与较厚、不同材料结合时遇到的挑战。而且,由于这种非硅材料只有一层厚,所以它是灵活的,不太可能在压力下开裂。

展望未来,该小组正在致力于为他们的激光器提供电压,使系统更加紧凑和易于使用,特别是它在计算机芯片上的预期用途。

实验帮(),光电专业仪器、元器件垂直电商平台

标签:

返回星星网首页

(责任编辑:网络小编)

猜您喜欢