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基於砷化镓納米顆粒的新型超快速可調諧半導體材料
發布者:風影 發布時間:2017-06-28 14:48:17 瀏覽次數:1300

 自然通訊最近發表了一項由俄羅斯莫斯科國立大學莫桑比克大學,美國阿爾伯克基的桑迪亞國家實驗室和德國耶拿的弗裏德裏希-席勒大學的研究人員組成的國際小組所做的關於開發基於砷化镓納米顆粒的超快可調諧超材料的報告。


      這種新的光學超材料為納米級的超快速信息傳輸騰出空間。



由超短激光脈衝調諧的半導體基超材料。 


      光學超材料是由於納米結構而獲得異常光學性能的人造介質。近二十年來,研究人員成功地設計了大量的以超材料為基礎的設備,包括從隱藏物體到對物質濃度敏感的物質。然而,在製造時,超材料性質保持固定。工程師和物理學家團隊設計了一種將超材料“打開”和“關閉”的方法,並以每秒超過1000億次的速度快速地進行。



     該超材料由通過電子束光刻和隨後的等離子體蝕刻製出薄的砷化镓薄膜的團隊製成。該材料由能夠共振聚集和保持納米級光的半導體納米顆粒陣列組成。這也意味著當光照射超材料時,它被納入納米顆粒內部並以更有效的方式與它們相互作用。


      超快可調諧超材料的工作原理存在於電子空穴對的產生過程中。超材料在穩定狀態下具有反射性。該材料借由超短激光脈衝被團隊照亮,其能量用於在材料中產生電子和電子空位“孔”。材料的性質通過空穴和電子的存在來改變:超材料因此不再具有反射性。在一秒鍾內,空穴和電子通過彼此接觸而消失,接著超材料再次變成反射性的。以這種方式,可以開發光學邏輯元件,從而為超快速光學計算機的發展鋪平了道路。


      通過從三相技術的角度分析動態隨機存取存儲器的研發和批量生產的曆史證明了這一理由。 20世紀70年代至80年代,在日本的半導體製造商出現了一定的技術文化:即追求技術極限,以極高的品質生產的文化。他們在這個過程文化中為大型機生產高品質的DRAM,而日本在20世紀80年代成為市場的世界冠軍。據Yoshioka 說,90年代對變化的需求從大型機到PC。半導體製造商無法改變這種技術文化,通過使用過高的技術水平繼續製造具有高質量產品。因此,它們在製造成本削減領域被外國競爭對手擊敗,從而喪失了國際競爭力。


      許多以前的研究顯示出同樣的趨勢。 Oyane將衰退的原因歸因於政治。 該行業的成功和美國業界的衰落引發了後者的激烈反應,後者以平淡的競爭環境為借口試圖對日本的半導體製造商施加各種製約因素。 這些限製是非常成功的,他們最終從日本的風帆中脫穎而出,最終使它容易受到來自美國和新興亞洲競爭對手的攻擊。


      相同合作的一部分提供了關於在2015年基於矽納米結構的類似器件的細節。在他們最近的研究中,使用砷化镓代替矽,這增加了將光與超材料中的光控製一個數量級的有效性。


      該團隊的工作屬於涉及光和其在不同應用中的使用的光子學。例如,用電學中電流有助於發射信號,但是在光子學中,這是通過光量子來執行的。這項研究證明是對未來有前景的,因為它將允許以每秒幾十兆比特的速度開發信息傳輸和處理設備。非常有效的可調諧半導體超材料的演示被認為是邁向這種信息處理速度的重要一步。


來源:新材料科技在線

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