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基于砷化鎵納米顆粒的新型超快速可調(diào)諧半導(dǎo)體材料
發(fā)布者：風(fēng)影 發(fā)布時(shí)間：2017-06-28 14:48:17 瀏覽次數(shù)：9421
自然通訊最近發(fā)表了一項(xiàng)由俄羅斯莫斯科國立大學(xué)莫桑比克大學(xué)，美國阿爾伯克基的桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室和德國耶拿的弗里德里希-席勒大學(xué)的研究人員組成的國際小組所做的關(guān)于開發(fā)基于砷化鎵納米顆粒的超快可調(diào)諧超材料的報(bào)告。
這種新的光學(xué)超材料為納米級的超快速信息傳輸騰出空間。
由超短激光脈沖調(diào)諧的半導(dǎo)體基超材料。
該超材料由通過電子束光刻和隨后的等離子體蝕刻制出薄的砷化鎵薄膜的團(tuán)隊(duì)制成。該材料由能夠共振聚集和保持納米級光的半導(dǎo)體納米顆粒陣列組成。這也意味著當(dāng)光照射超材料時(shí)，它被納入納米顆粒內(nèi)部并以更有效的方式與它們相互作用。
超快可調(diào)諧超材料的工作原理存在于電子空穴對的產(chǎn)生過程中。超材料在穩(wěn)定狀態(tài)下具有反射性。該材料借由超短激光脈沖被團(tuán)隊(duì)照亮，其能量用于在材料中產(chǎn)生電子和電子空位“孔”。材料的性質(zhì)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。在一秒鐘內(nèi)，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(fā)光學(xué)邏輯元件，從而為超快速光學(xué)計(jì)算機(jī)的發(fā)展鋪平了道路。
通過從三相技術(shù)的角度分析動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲器的研發(fā)和批量生產(chǎn)的歷史證明了這一理由。 20世紀(jì)70年代至80年代，在日本的半導(dǎo)體制造商出現(xiàn)了一定的技術(shù)文化：即追求技術(shù)極限，以極高的品質(zhì)生產(chǎn)的文化。他們在這個(gè)過程文化中為大型機(jī)生產(chǎn)高品質(zhì)的DRAM，而日本在20世紀(jì)80年代成為市場的世界冠軍。據(jù)Yoshioka 說，90年代對變化的需求從大型機(jī)到PC。半導(dǎo)體制造商無法改變這種技術(shù)文化，通過使用過高的技術(shù)水平繼續(xù)制造具有高質(zhì)量產(chǎn)品。因此，它們在制造成本削減領(lǐng)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將衰退的原因歸因于政治。 該行業(yè)的成功和美國業(yè)界的衰落引發(fā)了后者的激烈反應(yīng)，后者以平淡的競爭環(huán)境為借口試圖對日本的半導(dǎo)體制造商施加各種制約因素。 這些限制是非常成功的，他們最終從日本的風(fēng)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(guān)于在2015年基于硅納米結(jié)構(gòu)的類似器件的細(xì)節(jié)。在他們最近的研究中，使用砷化鎵代替硅，這增加了將光與超材料中的光控制一個(gè)數(shù)量級的有效性。
該團(tuán)隊(duì)的工作屬于涉及光和其在不同應(yīng)用中的使用的光子學(xué)。例如，用電學(xué)中電流有助于發(fā)射信號，但是在光子學(xué)中，這是通過光量子來執(zhí)行的。這項(xiàng)研究證明是對未來有前景的，因?yàn)樗鼘⒃试S以每秒幾十兆比特的速度開發(fā)信息傳輸和處理設(shè)備。非常有效的可調(diào)諧半導(dǎo)體超材料的演示被認(rèn)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
