31.07.2022
Во-первых, не так часто в России делают открытия на самом переднем крае мировой микроэлектроники, в нашем случае это оптоэлектроника и фотоника. Проблема состоит в том, что до сих для передачи и обработки информации в современных компьютерах используются потоки электронов, но постоянное увеличение сложности вычислений уже давно требует заменить электроны на фотоны, которые гораздо быстрее (квантовые вычисления отдельная тема - не сейчас). К сожалению, оптоэлектроника, на практике, гораздо более габаритная история, чем электроника обычная. Российским учёным впервые в мире удалось продемонстрировать источник оптического излучения размером менее 100 нм, что по порядку величины сопоставимо с характерными размерами элементов современных микрочипов. Именно это открывает перспективу создания оптоэлектронных чипов нового поколения, обладающих чрезвычайно высокой производительностью и эффективностью. Уникальный метод формирования оптических наноантенн, разработанный российскими учеными, основан на новом источнике оптического излучения с электрическим управлением, который позволит многократно ускорить передачу информации внутри микросхем.
Группа российских ученых предложила свою концепцию наноразмерного источника оптического излучения, использующего явление локального плазмонного резонанса (то есть резонансные колебания электронов).
«Важнейшее отличие плазмонных резонаторов и антенн от обычных микрорезонаторов состоит в значительно меньших геометрических размерах. В предложенном источнике фотоны рождаются в результате так называемого «неупругого туннелирования электронов» — квантового явления, сопровождающего протекание туннельного тока через узкий вакуумный зазор, «наноконтакт», — объясняет научный сотрудник лаборатории возобновляемых источников энергии Алферовского университета Денис Лебедев.
Как оказалось, эффективность источника оказывается наибольшей, если наноконтакт находится в связи с наноантенной — структурой, увеличивающей локальную плотность оптических состояний за счет явления плазмонного резонанса и позволяющей излучать фотоны в ту область пространства, откуда далее они поступят в оптическую линию.
Авторами проекта была разработана оригинальная методика формирования оптических наноантенн с помощью сканирующего туннельного микроскопа. Через зонд микроскопа подавался импульс тока, локально воздействовавший на поверхность пленки, состоявшей из слоев золота и кремния. В месте воздействия формировалась композитная структура, обладавшая свойствами оптической наноантенны при размере всего лишь 60 нанометров. Туннельный микроскоп позволяет позиционировать острие зонда с точностью до доли нанометра, формируя массивы наноантенн на нужных участках микрочипа. В проведенных экспериментах было зарегистрировано оптическое излучение, генерируемое наноантеннами при их возбуждении туннельным током, который протекал через вакуумный наноконтакт, образованный зондом микроскопа и поверхностью чипа.
В России разработан уникальный метод формирования оптических наноантенн
Достижение российских учёных, о котором мы коротко написали в четверг, редакция новостей считает наиболее значимым информационным поводом в области ИТ за прошедшую неделю (и даже за июль месяц, пожалуй). Поэтому сегодня мы напишем больше не только о самом достижении, но и о причастных к нему научных коллективах России.Во-первых, не так часто в России делают открытия на самом переднем крае мировой микроэлектроники, в нашем случае это оптоэлектроника и фотоника. Проблема состоит в том, что до сих для передачи и обработки информации в современных компьютерах используются потоки электронов, но постоянное увеличение сложности вычислений уже давно требует заменить электроны на фотоны, которые гораздо быстрее (квантовые вычисления отдельная тема - не сейчас). К сожалению, оптоэлектроника, на практике, гораздо более габаритная история, чем электроника обычная. Российским учёным впервые в мире удалось продемонстрировать источник оптического излучения размером менее 100 нм, что по порядку величины сопоставимо с характерными размерами элементов современных микрочипов. Именно это открывает перспективу создания оптоэлектронных чипов нового поколения, обладающих чрезвычайно высокой производительностью и эффективностью. Уникальный метод формирования оптических наноантенн, разработанный российскими учеными, основан на новом источнике оптического излучения с электрическим управлением, который позволит многократно ускорить передачу информации внутри микросхем.
Группа российских ученых предложила свою концепцию наноразмерного источника оптического излучения, использующего явление локального плазмонного резонанса (то есть резонансные колебания электронов).
«Важнейшее отличие плазмонных резонаторов и антенн от обычных микрорезонаторов состоит в значительно меньших геометрических размерах. В предложенном источнике фотоны рождаются в результате так называемого «неупругого туннелирования электронов» — квантового явления, сопровождающего протекание туннельного тока через узкий вакуумный зазор, «наноконтакт», — объясняет научный сотрудник лаборатории возобновляемых источников энергии Алферовского университета Денис Лебедев.
Как оказалось, эффективность источника оказывается наибольшей, если наноконтакт находится в связи с наноантенной — структурой, увеличивающей локальную плотность оптических состояний за счет явления плазмонного резонанса и позволяющей излучать фотоны в ту область пространства, откуда далее они поступят в оптическую линию.
Авторами проекта была разработана оригинальная методика формирования оптических наноантенн с помощью сканирующего туннельного микроскопа. Через зонд микроскопа подавался импульс тока, локально воздействовавший на поверхность пленки, состоявшей из слоев золота и кремния. В месте воздействия формировалась композитная структура, обладавшая свойствами оптической наноантенны при размере всего лишь 60 нанометров. Туннельный микроскоп позволяет позиционировать острие зонда с точностью до доли нанометра, формируя массивы наноантенн на нужных участках микрочипа. В проведенных экспериментах было зарегистрировано оптическое излучение, генерируемое наноантеннами при их возбуждении туннельным током, который протекал через вакуумный наноконтакт, образованный зондом микроскопа и поверхностью чипа.