ITMO har laget en ultrakompakt optisk bryter: den er 100 ganger mindre enn en bølgelengde

Forskere fra New Physics and Technology Institute ved ITMO University i St. Petersburg og Pohang University of Science og

Sørkoreanske teknologier har utviklet segultrakompakt optisk bryter. Den exciton-baserte enheten kan integreres med tradisjonell mikroelektronikk og brukes til å øke databehandlingshastigheten, inkludert i kvantedatamaskiner.

Den optiske bryteren består av toatomtynne lag av halvledere lagt over hverandre, plassert i en nanoresonator laget av gullpartikler. Ved å bestråle en slik transistor med laser, byttet forskerne eksitoniske tilstander i systemet fra 0 til 1 og tilbake. En eksiton er en kvasipartikkel som representerer en elektronisk eksitasjon i et dielektrikum, en halvleder eller et metall. 

Når enheten utsettes for lys fraen viss fasefront, veksler den mellom stråling ved to forskjellige bølgelengder. Dette oppnås ved å kontrollere eksiton kvasipartikler. De kan fordeles forskjellig i nanoresonatoren (plassert i midten eller langs kantene) og følgelig utstråle forskjellig.

Vasily Kravtsov, medforfatter av studien, ledende forsker ved New Physics and Technology Institute of ITMO 

Forskerne brukte todimensjonalehalvleder heterostrukturer i kombinasjon med en plasmonisk resonator. Ifølge utviklerne er det dette som gjorde det mulig å redusere størrelsen på bryteren betydelig. Det er 100 ganger mindre enn bølgelengden til lyset det fungerer på.

Driftsprinsippet til bryteren. Bilde: Yeonjeong Koo et al., ACS Nano 

Bruker optoelektronikk i stedet for klassisktransistorer anses som en lovende retning: denne tilnærmingen er mindre energikrevende og lar deg raskt utføre logiske operasjoner uten å miste data. Men vanligvis er størrelsen på enhetene som byttes av lys sammenlignbar med dens bølgelengde, noe som forhindrer integrering med andre elektroniske enheter på brikken. 

Nye miniatyrenheter vil bidra til å overvinne denne begrensningen. For å skalere teknologien jobber forskere med å lage todimensjonale heterostrukturer større enn 100 mikron.

Les mer:

Fysikere har funnet en måte å overvinne begrensningen på størrelsen på halvledere

Skatt funnet som ble skjult under krigen for nesten 1000 år siden

Hemmeligheten bak lang levetid blir avslørt: forskere har funnet ut hvordan man starter den nødvendige mekanismen i menneskekroppen