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基于砷化鎵納米顆粒的新型超快速可調(diào)諧半導(dǎo)體材料
發(fā)布者：風(fēng)影 發(fā)布時(shí)間：2017-06-28 14:48:17 瀏覽次數(shù)：9690
自然通訊最近發(fā)表了一項(xiàng)由俄羅斯莫斯科國(guó)立大學(xué)莫桑比克大學(xué)，美國(guó)阿爾伯克基的桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和德國(guó)耶拿的弗里德里希-席勒大學(xué)的研究人員組成的國(guó)際小組所做的關(guān)于開(kāi)發(fā)基于砷化鎵納米顆粒的超快可調(diào)諧超材料的報(bào)告。
這種新的光學(xué)超材料為納米級(jí)的超快速信息傳輸騰出空間。
由超短激光脈沖調(diào)諧的半導(dǎo)體基超材料。
該超材料由通過(guò)電子束光刻和隨后的等離子體蝕刻制出薄的砷化鎵薄膜的團(tuán)隊(duì)制成。該材料由能夠共振聚集和保持納米級(jí)光的半導(dǎo)體納米顆粒陣列組成。這也意味著當(dāng)光照射超材料時(shí)，它被納入納米顆粒內(nèi)部并以更有效的方式與它們相互作用。
超快可調(diào)諧超材料的工作原理存在于電子空穴對(duì)的產(chǎn)生過(guò)程中。超材料在穩(wěn)定狀態(tài)下具有反射性。該材料借由超短激光脈沖被團(tuán)隊(duì)照亮，其能量用于在材料中產(chǎn)生電子和電子空位“孔”。材料的性質(zhì)通過(guò)空穴和電子的存在來(lái)改變：超材料因此不再具有反射性。在一秒鐘內(nèi)，空穴和電子通過(guò)彼此接觸而消失，接著超材料再次變成反射性的。以這種方式，可以開(kāi)發(fā)光學(xué)邏輯元件，從而為超快速光學(xué)計(jì)算機(jī)的發(fā)展鋪平了道路。
通過(guò)從三相技術(shù)的角度分析動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的研發(fā)和批量生產(chǎn)的歷史證明了這一理由。 20世紀(jì)70年代至80年代，在日本的半導(dǎo)體制造商出現(xiàn)了一定的技術(shù)文化：即追求技術(shù)極限，以極高的品質(zhì)生產(chǎn)的文化。他們?cè)谶@個(gè)過(guò)程文化中為大型機(jī)生產(chǎn)高品質(zhì)的DRAM，而日本在20世紀(jì)80年代成為市場(chǎng)的世界冠軍。據(jù)Yoshioka 說(shuō)，90年代對(duì)變化的需求從大型機(jī)到PC。半導(dǎo)體制造商無(wú)法改變這種技術(shù)文化，通過(guò)使用過(guò)高的技術(shù)水平繼續(xù)制造具有高質(zhì)量產(chǎn)品。因此，它們?cè)谥圃斐杀鞠鳒p領(lǐng)域被外國(guó)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手擊敗，從而喪失了國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
許多以前的研究顯示出同樣的趨勢(shì)。 Oyane將衰退的原因歸因于政治。 該行業(yè)的成功和美國(guó)業(yè)界的衰落引發(fā)了后者的激烈反應(yīng)，后者以平淡的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境為借口試圖對(duì)日本的半導(dǎo)體制造商施加各種制約因素。 這些限制是非常成功的，他們最終從日本的風(fēng)帆中脫穎而出，最終使它容易受到來(lái)自美國(guó)和新興亞洲競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的攻擊。
相同合作的一部分提供了關(guān)于在2015年基于硅納米結(jié)構(gòu)的類(lèi)似器件的細(xì)節(jié)。在他們最近的研究中，使用砷化鎵代替硅，這增加了將光與超材料中的光控制一個(gè)數(shù)量級(jí)的有效性。
該團(tuán)隊(duì)的工作屬于涉及光和其在不同應(yīng)用中的使用的光子學(xué)。例如，用電學(xué)中電流有助于發(fā)射信號(hào)，但是在光子學(xué)中，這是通過(guò)光量子來(lái)執(zhí)行的。這項(xiàng)研究證明是對(duì)未來(lái)有前景的，因?yàn)樗鼘⒃试S以每秒幾十兆比特的速度開(kāi)發(fā)信息傳輸和處理設(shè)備。非常有效的可調(diào)諧半導(dǎo)體超材料的演示被認(rèn)為是邁向這種信息處理速度的重要一步。
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