Інженери з Сінгапуру та Массачусетського технологічного інституту розробили крихітний світлодіод.
Світло у більшості фотонних чіпів походить відзовнішніх джерел, що призводить до низької загальної енергоефективності та суттєво обмежує масштабованість цих чіпів, пояснюють вчені. Щоб вирішити цю проблему, вони розробили вбудовані джерела з використанням різних матеріалів, таких як скло, леговане рідкісноземельними елементами, кремнієво-германієвих матеріалів (Ge-on-Si) та напівпровідникових сполук AIIIBV.
Готовий пристрій єінтегрований з існуючими напівпровідниковими технологіями (КМОП) світлодіод субхвильового діапазону, який може працювати при кімнатній температурі, демонструє високу просторову інтенсивність (102 ± 48 мВт/см²) та має найменшу площу випромінювання (0,09 ± 0,04 мкм²) серед усіх відомих випромінювачів.
Напівпровідникова пластина (а) із збільшенимзображенням чіпа (б) та світлодіода (в). Влаштування голографічного мікроскопа (г) та реконструйоване зображення (е). Зображення: Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART)
Щоб продемонструвати потенційнепрактичне застосування, дослідники інтегрували цей світлодіод до лінійного, повністю кремнієвого голографічного мікроскопа сантиметрового масштабу, що не вимагає ні лінзи, ні отвору.
Перешкода, що часто зустрічається в безлінзовійголографії — обчислювальна реконструкція об'єкта, що відображається. Традиційні методи обробки зображень вимагають детального знання експериментальної установки для точної реконструкції та чутливі до змінених, що важко контролюються.
Ілюстрація реконструкції зображень, одержаних за допомогою голографічного мікроскопа. Зображення: Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART)
Інженери розробили нейронну мережу, якадолає цю перешкоду. Вона не вимагає попереднього навчання та дозволяє обробляти зображення від нових джерел світла без попереднього знання спектра джерела або променя профілю. Дослідники відзначають, що технологія дозволяє перетворити камери в повсякденних пристроях, таких як мобільні телефони, мікроскопи тільки шляхом модифікації кремнієвого чіпа і програмного забезпечення.
Через низьку вартість та масштабованістьпроцесів мікроелектроніки КМОП це можна зробити без збільшення складності, вартості чи форм-фактора системи. Це дозволяє нам перетворити, із відносною простотою, камеру мобільного телефону на голографічний мікроскоп цього типу.
Іксунг Канг, співавтор дослідження
Читати далі:
Вчені вперше побачили, як зірка пожирає планету: це, зрештою, чекає і на Землю.
Дві суперземлі знайшли на краю населеної зони: на одній із них комфортна температура
Сучасні люди мігрували до Європи не так, як вважалося раніше
На обкладинці: Зображення від svstudioart на Freepik