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可提高传感器处理速度的新型材料

研究人员正在尝试创造一种数字信息高速公路,可实现激光的快速数据传输,这种新型材料超越了传统的硅芯片的材料。

可以提高传感器处理速度的新型材料

由阿肯色大学的工程学教授Shui-Qing领导的一个多个研究人员组成的研究团队和半导体设备制造商合作,实现了一种新的激光器件的重大改进,这种新型的半导体设备,可实现类似于电路注入形式的光的注入操作。这种由硅衬底上生长的锗锡制成的“光泵”激光器,可以以更低的成本获得更快的微处理速度。

新的研究结果,在《ACS Photonics》杂志上进行了报道,这本杂志隶属美国化学学会,论文表明这类激光器的最新版本是可以够覆盖更广泛的波长范围,从2微米到3微米,切是使用较低的激射阈值和较高的操作温度约为180开尔文(零下135华氏),这也意味着这种设备的耗电少

合金锗锡是一种很有前途的半导体材料,可以很容易地集成到电子电路中,例如计算机芯片和压力传感器中。这种材料可能导致开发低成本、轻量、紧凑和低功耗的电子元件,用光进行信息传输和传感。

锗锡材料能有效地发射光,而作为计算机芯片中应用的标准半导体硅材料是不能做到这一点的。近年来,材料科学家和工程师包括Yu和他的同事们对这个项目的研究主要集中在硅衬底上生长锗锡,从而建立光电“超级”材料用以传输数据,比目前的芯片速度更快。2016年Yu和他的同事们报道了第一代光泵激光器的制作。

研究人员首次实现了激光的运行温度高达110凯文。而最新研究实现的激光发射已经达到180开尔文(零下135华氏度),这是锗锡激光发射到目前为止的最高纪录。

Yu说,更宽的波长范围意味着具有潜在的传输数据的能力。激光器阈值越低,工作温度越高,功耗越小,功耗越低,设计简单性越好。Yu说,这些改进表明该装置更接近实际应用。

他把卓越的激光性能归功于独特的外延生长方法,研究人员基于新发现的生长材料的方法开发了这种方法。电子外延生长是将半导体材料沉积在晶体衬底上的层或晶片的生长过程。

Yu说:“在这项工作中报道的结果显示了将应用于集成光子学领域的激光源的重大进展。”