可提高感測器處理速度的新型光泵激光器

研究人員正在開發一種新型材料，可以提高感測器和其他電子元件的處理速度。圖片來源：阿肯色大學

研究人員正在嘗試創造一種數字信息高速公路，可實現激光的快速數據傳輸，這種新型材料超越了傳統的硅晶元的材料。

由阿肯色大學的工程學教授Shui-Qing領導的一個多個研究人員組成的研究團隊和半導體設備製造商合作，實現了一種新的激光器件的重大改進，這種新型的半導體設備，可實現類似於電路注入形式的光的注入操作。這種由硅襯底上生長的鍺錫製成的「光泵」激光器，可以以更低的成本獲得更快的微處理速度。

新的研究結果，在《ACS Photonics》雜誌上進行了報道，這本雜誌隸屬美國化學學會，論文表明這類激光器的最新版本是可以夠覆蓋更廣泛的波長範圍，從2微米到3微米，切是使用較低的激射閾值和較高的操作溫度約為180開爾文（零下135華氏），這也意味著這種設備的耗電少

合金鍺錫是一種很有前途的半導體材料，可以很容易地集成到電子電路中，例如計算機晶元和感測器中。這種材料可能導致開發低成本、輕量、緊湊和低功耗的電子元件，用光進行信息傳輸和感測。

鍺錫材料能有效地發射光，而作為計算機晶元中應用的標準半導體硅材料是不能做到這一點的。近年來，材料科學家和工程師包括Yu和他的同事們對這個項目的研究主要集中在硅襯底上生長鍺錫，從而建立光電「超級」材料用以傳輸數據，比目前的晶元速度更快。2016年Yu和他的同事們報道了第一代光泵激光器的製作。

研究人員首次實現了激光的運行溫度高達110凱文。而最新研究實現的激光發射已經達到180開爾文（零下135華氏度），這是鍺錫激光發射到目前為止的最高紀錄。

Yu說，更寬的波長範圍意味著具有潛在的傳輸數據的能力。激光器閾值越低，工作溫度越高，功耗越小，功耗越低，設計簡單性越好。Yu說，這些改進表明該裝置更接近實際應用。

他把卓越的激光性能歸功於獨特的外延生長方法，研究人員基於新發現的生長材料的方法開發了這種方法。電子外延生長是將半導體材料沉積在晶體襯底上的層或晶片的生長過程。

Yu說：「在這項工作中報道的結果顯示了將應用於集成光子學領域的激光源的重大進展。」。

來源：https://phys.org/news/2018-02-pptically-laser-closer-sensors.html

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