Монослойный нанолазер впервые смог работать без охлаждения

Команда инженеров Аризонского университета (ASU) и пекинского Университета Цинхуа сконструировала первый нанолазер, состоящий из слоя толщиной в одну молекулу на кремниевой подложке, который работает при комнатной температуре.

Подробности конструкции и функционирования нового лазера обсуждаются в статье для июльского онлайнового номера журнала Nature Nanotechnology.

Монослойные лазеры создавались и до этого, но все они нуждались в охлаждении с помощью жидкого азота или гелия. Способность функционировать в условиях окружающей среды открывает много возможностей использования таких устройств, например, во внутричиповых коммуникациях.

Для работы лазеру требуются два ключевых компонента: среда накачки и полость для захвата фотонов. В качестве первого команда ASU-Цинхуа использовала монослой из 2D-материала, дителлурида молибдена, а второго — нанополость в подложке из кремния, который является одним из лучших известных материалов для волноводов.

Экситоны в монослое MoTe₂ испускаются на длине волны, для которой кремний прозрачен, кроме того они несут в 100 раз больше энергии, чем генерируемые в традиционных полупроводниках, благодаря чему эффективное излучение в непрерывном лазерном режиме и становится возможным при комнатных температурах.

Предложенная технология совместима с существующим производством микросхем, получаемые лазеры благодаря их ничтожной толщине подходят для схем гибкой электроники. Авторы сейчас работают над использованием для накачки своих лазеров электрического напряжения, что сделает такие системы ещё более компактными и удобными для интеграции в компьютерные чипы.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365