科学家首次直接在硅片上制造纳米级激光器

brenda

美国趣味科学网站2月7日报道，由于科学家首次直接在硅片上制造出纳米级激光器，人们向将激光器和电子设备整合的艰难目标迈进了一步。这些微小的激光器是用化合物半导体制造的。这些半导体能以远胜硅片的效率发光。

将光学处理过程同电子芯片结合为发展高速计算能力提供了条件。电子设备善于处理信息，因为电子相互之间有着很强的作用力。然而，当电子移动起来传递信息时，这种相互作用也会造成背景噪音并削弱信号。

相反，光子对彼此的影响很小，因此它们能以比电子更高的效率传递信息。这就是为什么光缆已经取代了高性能计算机电路板上的电线，以及穿越远距离的电缆的缘故。

然而，计算机在同光进行合作时面临着一种重要的限制：虽然硅能传递和探测光信号，它不能有效地产生光。需要诸如砷化镓和磷化铟等化合物半导体来形成优良的激光器。

因特尔公司和加利福尼亚大学圣巴巴拉分校已经成功地将磷化铟激光器同硅紧密结合，从而使磷化铟层产生的光得以转移到硅光导。

然而，这种结合非常昂贵，不利于标准芯片制造，并且还不可能“种植”由硅片上的材料形成的激光器。

现在，加利福尼亚大学伯克利分校的一个科学家团队克服了硅和化合物砷化镓结晶体不匹配的问题。这种不匹配阻碍了激光器的植入。目前的进展使科学家能在硅片上植入逐渐变细的六角形砷化镓和砷化铟柱。这些柱体的基座直径仅有大约半微米。当外部激光器照射它们的顶端，这些纳米支柱就成了激光器：激光在柱体内跳动，从顶端到底部呈螺旋状前进。

在实际应用中，研究人员预计纳米激光器将能够自行制造激光，无需外部激光器的帮助。

该研究团队的一名成员说，这是整合光学和电子学道路上的重要一步，但是在达到这一目标之前还有很多问题要克服。