Новости
Лавина от IBM
После хлопка, нейлона и кевлара на рынок спецодежды приходят наноткани — непробиваемые, непрожигаемые, непрорезаемые. Чтобы занять ключевые позиции на этом рынке, нужно контролировать всю цепочку — от производства мономеров до дизайна готовых изделий
Ученые из Исследовательского центра IBM имени Томаса Уотсона (Нью-Йорк) представили первые результаты своей работы по созданию ключевого устройства оптоэлектроники будущего -- нанофотонного лавинного фотодетектора. Статья сотрудников Уотсоновского центра Соломона Ассефа, Феннянь Ся и Юрия Власова была опубликована в мартовском номере журнала Nature. Нанофотонные фотодетекторы призваны стать важнейшим связующим элементом, который обеспечит переход от традиционного механизма передачи электрических сигналов по медным проводам между различными компьютерными чипами к полупроводниковым микросхемам, обменивающимся информацией с помощью световых импульсов в инфракрасном диапазоне. Эти оптоэлектронные устройства используют так называемый лавинный эффект -- процесс быстрого умножения носителей заряда, вызываемого явлением ударной ионизации, благодаря которому происходит многократное усиление исходного светового импульса. Основа сверхкомпактного фотодетектора IBM состоит из германия -- материала, который в последние годы находит все более широкое применение при создании различных микроэлектронных компонентов. В разрабатывавшихся ранее лавинных полупроводниковых фотодетекторах усиление оптических сигналов происходило в изолированных кремниевых слоях, а германиевые слои служили лишь для первичного детектирования этих сигналов. Однако в таких комбинированных устройствах лавинный эффект развивался медленно. Основным препятствием, резко ограничивавшим эффективность использования германия в качестве базового материала для лавинного усиления, считался слишком высокий уровень возникающих при этом фоновых помех. Специалистам Уотсоновского центра IBM наконец удалось найти решение этой принципиальной проблемы. Ведущий автор статьи в Nature Соломон Ассефа поясняет: "Кардинально улучшить эффективность работы устройства удалось благодаря сгенерированным нами на наноуровне сильным неоднородным электрическим полям. В результате мы смогли уменьшить размер области ударной ионизации в германиевом слое до 30 нанометров, что привело к снижению фоновых помех примерно на 70 процентов по сравнению с тем уровнем, который возникает при использовании традиционных лавинных фотодетекторов". Созданный группой ученых прототип нанофотонного фотодетектора помимо низкого уровня помех при усилении оптического сигнала обладает еще целым рядом несомненных преимуществ. Так, на сегодня он является самым быстрым в мире в данном новом классе устройств, позволяя принимать оптические информационные сигналы со скоростью 40 гигабит в секунду, одновременно усиливая их практически на порядок. Кроме того, этот фотодетектор в состоянии работать при напряжении всего лишь в 1,5 вольта -- в двадцать раз меньшем, чем у его предшественников. Иными словами, по крайней мере, в теории для подпитки прибора должно хватить одной обычной батарейки размера АА. Наконец, при изготовлении нового устройства не требуется никаких экзотических исходных материалов (только кремний и германий), да и сам процесс его сборки вполне стандартен. | 
Комментариев нет:
Отправить комментарий