Se diseña una novedosa heteroestructura directa-indirecta, donde la emisión láser solo ocurre en regiones de pozos cuánticos, pero los portadores se inyectan desde regiones indirectas, donde se suprime la recombinación. Esto proporciona un 'relleno' continuo de la densidad de portadores en el pozo cuántico, causando láser de nanosegundos después de una excitación de subpicosegundos. Junto con una longitud de correlación óptica en escala mm, correspondiente a una reflectividad de faceta final superior al 70%, estas dos características proporcionan umbrales de láser a temperatura ambiente récord bajos para láseres de nanocables integrables de silicio en el infrarrojo cercano Crédito:por Stefan Skalsky, Yunyan Zhang, Juan Arturo Alanis, H. Aruni Fonseka, Ana M. Sánchez, Huiyun Liu y Patrick Parkinson
Los láseres de nanocables semiconductores son un componente crucial para la optoelectrónica integrada en el chip. Sin embargo, integrado en silicio, temperatura ambiente, Aún no se han demostrado láseres de nanocables de funcionamiento continuo y bombeados eléctricamente. En este trabajo, Se muestra un método para lograr láser de cuasi cuatro niveles de umbral bajo utilizando dispersión de banda indirecta a directa. Esto se habilita mediante el uso de una cavidad de alto Q, y, utilizando una técnica de interferometría controlada por tiempo, la reflectividad de la faceta final se mide directamente por primera vez.
En la última década, la idea de la computación fotónica, donde los electrones son reemplazados por luz en circuitos microelectrónicos, ha surgido como una tecnología futura. Esto promete un bajo costo, Computación de ultra alta velocidad y potencialmente cuántica mejorada, con aplicaciones específicas en aprendizaje automático de alta eficiencia y computación neuromórfica. Si bien se han desarrollado los elementos informáticos y los detectores, la necesidad de nanoescala, Las fuentes de luz de alta densidad y de fácil integración siguen sin cumplirse. Los nanocables semiconductores se consideran un candidato potencial, debido a su pequeño tamaño (del orden de la longitud de onda de la luz), la posibilidad de crecimiento directo en silicio estándar de la industria, y su uso de materiales establecidos. Sin embargo, hasta la fecha, No se ha demostrado que estos láseres de nanocables sobre silicio funcionen de forma continua a temperatura ambiente.
En un nuevo artículo publicado en Ciencias de la luz y aplicaciones , científicos del Photon Science Institute en Manchester, Reino Unido con colegas del University College London y la Universidad de Warwick demuestran una nueva ruta para lograr láseres de nanocables integrables de silicio de bajo umbral. Basado en nuevas heteroestructuras de semiconductores directos-indirectos habilitadas por la plataforma de nanocables, demuestran el láser de varios nanosegundos a temperatura ambiente. Un elemento clave del diseño es la necesidad de extremos de nanocables de alta reflectividad; este suele ser un requisito desafiante, ya que los métodos de crecimiento comunes no permiten una optimización simple para las facetas finales de alta calidad. Sin embargo, en este estudio, Al emplear un nuevo interferómetro temporizado, los investigadores demuestran que la reflectividad puede ser superior al 70%, aproximadamente el doble de lo esperado para un láser convencional de extremo plano debido al confinamiento de la luz.
Juntos, la estructura del material novedoso y la cavidad de alta calidad contribuyen a un umbral de láser bajo, una medida de la potencia requerida para activar el láser en los nanocables, de solo 6uJ / cm
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, órdenes de magnitud más bajas que las demostradas anteriormente. Este nuevo enfoque no solo proporciona nanoláseres de alta calidad, pero el crecimiento de MBE proporciona un alto rendimiento de cables funcionales, con más del 85% de los nanocables probados funcionando a máxima potencia sin daños térmicos. Este alto rendimiento es fundamental para la integración industrial de esta nueva estructura.
