Cuando una persona usa Facebook o busca en Google, el procesamiento de la información ocurre en un gran centro de datos. Las interconexiones ópticas de corta distancia pueden mejorar el rendimiento de estos centros de datos. Los sistemas actuales utilizan electrones, lo que podría causar sobrecalentamiento y desperdicio de energía. Sin embargo, La utilización de la luz para transferir información entre los chips de computadora y las placas puede mejorar la eficiencia.

Profesor Asistente de Ingeniería Eléctrica y Física de la Universidad de Washington Arka Majumdar, El profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales y física Xiaodong Xu y su equipo han descubierto un primer paso importante hacia la construcción de nanoláseres bombeados eléctricamente (o fuentes basadas en la luz). Estos láseres son fundamentales en el desarrollo de sensores e interconexiones ópticos de corta distancia basados ​​en fotones integrados.

Los resultados se publicaron en una edición reciente de Nano letras .

El equipo demostró este primer paso a través de electroluminiscencia mejorada por cavidad a partir de materiales de monocapa atómicamente delgados. La delgadez de este material produce una coordinación eficiente entre los dos componentes clave del láser. Tanto la electroluminiscencia mejorada por cavidad como el material permitirán centros de datos energéticamente eficientes y admitirán computación paralela de alto rendimiento.

Los semiconductores atómicamente delgados recientemente descubiertos han generado un interés significativo debido a que muestran la emisión de luz en el límite 2D. Sin embargo, debido a la extrema delgadez de este material, su intensidad de emisión no suele ser lo suficientemente fuerte, y es importante integrarlos con dispositivos fotónicos (nano-láseres, en este caso) para sacar más luz.

"Los investigadores han demostrado electroluminiscencia en este material [monocapa atómicamente delgada], "Majumdar dijo." El año pasado, También informamos sobre el funcionamiento de un láser bombeado ópticamente de umbral ultrabajo, utilizando este material integrado con nanocavidad. Pero para aplicaciones prácticas, Se requieren dispositivos accionados eléctricamente. Usando esto, uno puede alimentar los dispositivos usando corriente eléctrica. Por ejemplo, usted alimenta su puntero láser con una batería eléctrica. "

Majumdar y Xu informaron recientemente sobre electroluminiscencia mejorada por cavidades en material atómicamente delgado. Se utiliza una heteroestructura de diferentes materiales monocapa para mejorar la emisión. Sin la cavidad la emisión es de banda ancha (unidireccional) y débil. Una nanocavidad mejora la emisión y también permite el funcionamiento monomodo (dirigido). Esto permite la modulación directa de la emisión, un requisito crucial para la comunicación de datos.

Estas estructuras son de interés científico actual y se consideran la nueva "fiebre del oro" de la física de la materia condensada y la ciencia de los materiales. Su resultado actual y la demostración anterior de láseres con bombeo óptico muestran la promesa de los nano-láseres con bombeo eléctrico. lo que constituye el próximo hito de esta investigación. Este próximo logro mejorará la eficiencia del centro de datos para un rendimiento óptimo.

"Nuestro equipo está explorando actualmente la integración de los materiales monocapa con una plataforma de nitruro de silicio, "Majumdar dijo." A través de este trabajo, esperamos lograr la codiciada compatibilidad con CMOS [semiconductores de óxido de metal complementario], que es el mismo proceso mediante el cual se fabrican los procesadores de computadora en la actualidad ".

La investigación cuenta con el apoyo de subvenciones de la National Science Foundation y la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea.