Микро-LED на квантовых ямах: когда лампочки раздают интернет

Исследователи в области оптоэлектроники разработали многоволновые высокоскоростные микро-светодиоды (микро-LED) на основе квантовых ям и нанопроволок, которые могут стать ключевым элементом в оптических сетях на чипе следующего поколения.

Нанофотоника: светлое будущее чиповой связи

С увеличением числа ядер в процессорах растет и сложность их взаимосвязи. Традиционные электрические сети не могут справиться с этой задачей из-за высокой задержки, ограниченной пропускной способности и большого энергопотребления. В этом контексте нанофотонические системы на чипе выходят на первый план, предлагая световые сигналы в качестве альтернативы электрическим. Это позволяет значительно увеличить скорость и объем передаваемых данных.

Микро-LED: миниатюрные источники света с большим потенциалом

До сих пор большинство микро- и нано-LED разрабатывались на основе материалов III-нитрида и работали на видимых длинах волн. Однако новые исследования открывают возможности для создания высокоскоростных инфракрасных микро-LED, которые могут быть использованы в телекоммуникациях, технологиях Li-Fi, фотонных интегральных схемах и даже в биомедицинских приложениях.

(a) Схема штыревой структуры светодиода на основе одиночной квантовой ямы InGaAs/InP с боковым и вертикальным сечениями. (b) Массив нанопроволок. (c) Поперечное сечение нанопроволоки, показывающее гексагональную форму и радиальную квантовую яму при различных увеличениях. (d) EDX-карты области поперечного сечения на (c)

Путь к высокоскоростной оптической связи

Авторы статьи успешно продемонстрировали создание микро-LED на основе квантовых ям InGaAs/InP с высокой степенью унификации. Микро-LED способны работать на телекоммуникационных длинах волн от 1,35 до 1,6 мкм, что делает их идеальными для оптической когерентной томографии и биосенсорных технологий.

InGaAs (индий-галлий-арсенид) и InP (фосфид индия) — это полупроводниковые материалы, которые часто используются в оптоэлектронике и фотонике. Они имеют различные электронные и оптические свойства, которые делают их подходящими для различных приложений, включая детекторы, лазеры и другие оптические компоненты.

Комбинация двух материалов часто используется для создания определенных типов устройств, таких как высокоскоростные фотодиоды и лазеры. InP может служить подложкой для роста слоев InGaAs, создавая структуры, которые оптимизированы для определенных волновых длин и приложений. Эта комбинация полезна в телекоммуникационных системах, в которых требуется высокая скорость и низкая задержка, а также в других оптических и электронных устройствах.

(е) Массив нанопроволок, расположенных в виде букв «ANU». (f) Изображение инфракрасной камеры электролюминесцентного излучения светодиодов при различных уровнях подачи тока.

Ученые также продемонстрировали возможность многоволновой настройки микро-LED, что открывает дорогу для интеграции нескольких источников света на одном чипе. Технология может значительно увеличить пропускную способность и скорость передачи данных, делая микро-LED идеальными для использования в современных оптических сетях.

Работа представляет собой важный шаг на пути к созданию эффективных и надежных оптических сетей на чипе. С помощью новых микро-LED на основе квантовых ям возможно не только увеличить скорость и объем передаваемых данных, но и сделать это с намного меньшим энергопотреблением. Открытие учёных может стать отправной точкой для разработки новых наномасштабных источников света, которые будут служить основой для оптических коммуникационных систем следующего поколения.