Перспектива использования кремниевых детекторов для телекоммуникаций

Команда исследователей во главе с Научно-исследовательским центром оптоэлектроники (ORC) в Университете Саутгемптона продемонстрировала передовую технику, которая предлагает первую возможность для использования кремниевых детекторов для телекоммуникаций.

В течение многих десятилетий кремний был основой революции в микроэлектронике, и благодаря его превосходным оптическим свойствам в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне, теперь обещает оказывать аналогичное воздействие на фотонику.

Исследование команды, о котором сообщается в журнале Nature Materials, описывает разработку лазерно-кристаллизованных кремниевых фотонных устройств с электронной зонной структурой, которая помогает преодолеть одну из ключевых проблем использования кремния для передачи данных.

Техника лазерной обработки была разработана для кремниевой оптоволоконной платформы. Она показывает, что можно полностью кристаллизовать материал в объеме и в то же время сформировать большие напряжения для изменения оптоэлектронных свойств и достижения экстремальных уменьшений запрещенной зоны от 1,11 эВ до 0,59 эВ, что позволяет оптическое детектирование волн 2100 нм.

Включение кремниевых материалов в геометрию волокон позволяет избежать проблем, связанных с соединением микронного размера волокон, используемых для передачи света, и наноразмерных волноводов на-чипе, которые используются для обработки данных и в коммуникационных системах.

Д-р Анна Пикок (Anna Peacock), возглавляющая группу в ORC, комментирует: «Способность вырастить монокристаллические материалы непосредственно в сердцевине волокна является поистине захватывающей перспективой. Впервые оптоэлектронные свойства устройств с кремниевыми волокнами смогут приблизиться к таковым их аналогов на-чипе».

Д-р Ноэль Хили (Noel Healy), ведущий исследователь проекта, добавил: «Наше открытие использует большие переменные деформации, чтобы обеспечить беспрецедентное управление оптоэлектронными свойствами кремния. Это значительно увеличивает количество потенциальных применений материала в электрической и оптической областях. Наша работа показывает, что мы можем вдвое сократить энергию запрещенной зоны материала. Это означает, что кремний может теперь рассматриваться как среда для оптического детектирования по всей телекоммуникационной полосе».

Иллюстрация сердцевины кремниевого волокна