| 0 |
|
Фотонные устройства могут функционировать гораздо быстрей, чем электронные. Однако, при этом они проигрывают последним по размерам, так как технологии, требующие фокусировки света, трудно миниатюризировать в той же степени, что и электронные схемы.
Новые результаты, полученные специалистами в области квантовой физики и материаловедения из Рочестерского университета (штат Нью-Йорк) и Швейцарского Федерального технологического института в Цюрихе, открывают перспективы для передачи света и подержания интенсивности сигнала в нанометровых масштабах.
В статье, размещенной во вчерашнем выпуске журнала с высоким импакт-фактором Optica, они рассказали об экспериментах с комбинированным, электронно-фотонным устройством, состоящим из серебряного нанопроводника и однослойного фрагмента 2D-материала дисульфида молибдена (MoS2).
Используя лазер для возбуждения плазмонов (поверхностных электромагнитных волн) в серебряной нанопроволоке, исследователи обнаружили, что слой дисульфида молибдена, размещенный на дальнем ее конце, генерирует интенсивное световое излучение. Плазмоны поглощались в MoS2 с образованием экситонов, которые в свою очередь распадались и превращались снова в фотоны. Двигаясь в обратном направлении, возбужденные электроны по мере их релаксации собирались нанопроводом и преобразовывались в плазмоны, излучающие свет на той же длине волны.
«Мы установили, что имеет место ярко выраженное взаимодействие света и вещества в наномасштабе между плазмонами и материалом атомарной толщины, которое может быть использовано в интегрированных нанофотонных схемах», — прокомментировал итоги работы один из ее участников, адъюнкт-профессор квантовой физики Ник Вамивакас (Nick Vamivakas).
Обычно, при распространении вдоль провода плазмоны теряют до трети остающейся у них энергии на каждые несколько микрон пути. То что у них хватало энергии для прохождения туда и обратно оказалось неожиданностью для ученых, пишет соавтор статьи, аспирант Кеннет Гудфеллоу (Kenneth Goodfellow).
Высокая эффективность обмена энергии между фотонами и электронами обеспечивалась уникальными свойствами дисульфида молибдена. В отличие от графена, в естественном виде непригодного для излучения света, MoS2 изначально обладает запрещенной зоной. При уменьшении количества атомных слоев она превращается из непрямой в прямую. Это облегчает электронам переходы между энергетическими уровнями, сопровождающиеся излучением фотонов.
Объединение электроники с фотоникой в гибридных микросхемах позволит существенно улучшит их быстродействие и эффективность. На следующем этапе работы рочестерские исследователи планируют продемонстрировать функционирование своей примитивной гибридной цепи со светоизлучающими диодами.
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
