Pietarin ITMO-yliopiston New Physics and Technology Instituten ja Pohangin tiedeyliopiston tutkijat ja
Optinen kytkin koostuu kahdestaatomisesti ohuita puolijohdekerroksia päällekkäin, sijoitettuna kultahiukkasista valmistettuun nanoresonaattoriin. Säteilyttämällä tällaista transistoria laserilla tutkijat vaihtoivat järjestelmän eksitoniset tilat nollasta 1:een ja takaisin. Eksitoni on kvasihiukkanen, joka edustaa elektronista viritystä dielektrisessä, puolijohteessa tai metallissa.
Kun laite altistuu valolletietyllä vaiherintamalla se vaihtaa kahden eri aallonpituuden säteilyn välillä. Tämä saavutetaan kontrolloimalla eksiton-kvasihiukkasia. Ne voivat jakautua eri tavalla nanoresonaattorissa (sijaitsee sen keskellä tai reunoja pitkin) ja vastaavasti säteillä eri tavalla.
Vasily Kravtsov, tutkimuksen toinen kirjoittaja, johtava tutkija ITMO:n New Physics and Technology Institutessa
Tutkijat käyttivät kaksiulotteisuuttapuolijohdeheterorakenteet yhdessä plasmonisen resonaattorin kanssa. Kehittäjien mukaan tämä mahdollisti kytkimen koon merkittävän pienentämisen. Se on 100 kertaa pienempi kuin sen valon aallonpituus, jolla se toimii.
Kytkimen toimintaperiaate. Kuva: Yeonjeong Koo et al., ACS Nano
Optoelektroniikan käyttäminen klassisen sijaantransistoreja pidetään lupaavana suunnana: tämä lähestymistapa on vähemmän energiaa kuluttava ja mahdollistaa loogisten toimintojen nopean suorittamisen menettämättä tietoja. Mutta yleensä valolla kytkettävien laitteiden koko on verrattavissa sen aallonpituuteen, mikä estää niitä integroimasta muihin sirulla oleviin elektronisiin laitteisiin.
Uudet pienoislaitteet auttavat voittamaan tämän rajoituksen. Teknologian skaalaamiseksi tutkijat työskentelevät luodakseen kaksiulotteisia heterorakenteita, jotka ovat suurempia kuin 100 mikronia.
Lue lisää:
Fyysikot ovat löytäneet tavan voittaa puolijohteiden koon rajoitukset
Löydetyt aarteet piilotettiin sodan aikana lähes 1000 vuotta sitten
Pitkän iän salaisuus paljastuu: tutkijat ovat selvittäneet, kuinka käynnistää tarvittava mekanismi ihmiskehossa