La combinación de silicio con un semiconductor productor de luz puede ayudar a desarrollar láseres a escala micrométrica, muestra a Doris Keh-Ting Ng y sus colegas del A * STAR Data Storage Institute.

El silicio ha revolucionado la fabricación de dispositivos eléctricos. Este abundante semiconductor se procesa fácilmente en componentes diminutos, como transistores, utilizando métodos que sean escalables a niveles industriales, permitiendo así la producción de cientos de miles de elementos en un solo chip. A los ingenieros electrónicos les gustaría ampliar aún más la funcionalidad de estos circuitos integrados permitiéndoles crear, manipular y detectar la luz.

Estos dispositivos optoelectrónicos podrían acelerar el procesamiento de información digital, y conducen a láseres de escala micrométrica, para su uso en lectores de códigos de barras, por ejemplo. El problema, sin embargo, es que el silicio no es un generador de luz eficiente.

El equipo de Ng diseñó y produjo un láser compatible con las técnicas de fabricación de silicio mediante la combinación de silicio y otro material semiconductor que puede producir luz:fosfuro de arseniuro de galio indio (InGaAsP). "Nuestros resultados demuestran un enfoque prometedor para dispositivos optoelectrónicos activos compactos y eficientes en silicio que utilizan una capa semiconductora III-V muy delgada, "dice Ng.

Una consideración crucial en cualquier estructura láser es la retroalimentación óptica:la capacidad de atrapar la luz dentro de la estructura para impulsar una mayor generación de luz. En láseres convencionales, esto se hace colocando un espejo a cada lado de la región generadora de luz. En lugar de, Ng y el equipo utilizaron una geometría de dispositivo cilíndrico. Esto atrapó parte de la luz generada en las paredes del dispositivo y la obligó a propagarse dentro del cilindro. Esto se denomina modo de galería susurrante porque el mismo efecto atrapa las ondas sonoras en una habitación circular, como la cúpula de una catedral.

El equipo comenzó con un sustrato de silicio, sobre el que depositaron una fina capa de óxido de silicio. La película InGaAsP ópticamente activa, solo 210 nanómetros de espesor, se fabricó por separado y luego se unió sobre el óxido de silicio. Luego, el equipo grabó parte del material para crear cilindros de dos o tres micrómetros de diámetro. Los dispositivos de tres micrómetros emitían luz láser con una longitud de onda de 1, 519 nanómetros, muy parecido al utilizado en los sistemas comerciales de comunicaciones ópticas.

Una característica única de este dispositivo es que el modo de galería susurrante se extiende tanto a la región de silicio como a la de InGaAsP. El InGaAsP proporciona amplificación de luz mientras que el silicio guía pasivamente la luz. "A continuación, esperamos aplicar estas ideas a los dispositivos que funcionan a temperatura ambiente, ", dice Ng." El funcionamiento a temperaturas más altas requerirá un ajuste fino del diseño y la fabricación del láser ".