Сотрудники Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург продемонстрировали температурную устойчивость InGaN/GaN микролазеров. Исследование открывает новые возможности для создания фотонных схем, передающих данные в электронных устройствах. Работа опубликована в журнале «Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки».
Развитие современных технологий напрямую зависит от эффективности энергопотребления. Ученые все чаще ищут решения в гибридных технологиях, например замене электрических соединений внутри микросхем на оптические. Одна из наиболее перспективных — использование микродисковых лазеров на основе нитридов III группы: соединений галлия и азота (GaN) и сплава с индием (InGaN). Их ключевые преимущества — высокая термическая и химическая стабильность, лазерная генерация в ультрафиолетовом диапазоне и возможность интеграции с кремниевой фотоникой.
Стажер-исследователь НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург Дмитрий Масютин при участии сотрудников Института физики им. Б.И. Степанова НАН Беларуси, НТЦ микроэлектроники РАН и Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН проверил, как высокие температуры влияют на работоспособность InGaN/GaN микролазеров на кремниевой подложке. Микродиск диаметром пять микрометров нагревали до 100 градусов Цельсия, имитируя работу реального электронного устройства. Запуск лазера осуществлялся оптической накачкой через внешний источник излучения, который заставлял материал генерировать свет на определенной длине волны.
Исследование продемонстрировало сохранение генерации InGaN/GaN микродисковых лазеров на кремниевой подложке при нагреве до 100 градусов Цельсия. Сдвиг пика составил всего два нанометра (с 413 нм при 25 градусах до 415 нм — при 100). Пороговая мощность накачки оставалась почти неизменной — в пределах 245–255 мкВт, что говорит о стабильности устройства.
«Температурная стабильность — критически важный для полупроводниковых лазеров параметр. Нагревание может приводить к увеличению порога и сильному изменению длины волны лазерной генерации. Устойчивость этих параметров в диапазоне от 25 до 100 градусов позволит использовать лазеры в повседневной жизни без дополнительного охлаждения», – рассказал стажер-исследователь НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург Дмитрий Масютин.
Исследование может приблизить массовое применение InGaN/GaN микролазеров в оптоэлектронных устройствах. В перспективе такие фотонные схемы позволят сократить затраты на производство и сделать более эффективными суперкомпьютеры, электрокары и медицинские приборы.
Информация предоставлена пресс-службой НИУ ВШЭ
Источник фото: ru.123rf.com
