Специалисты Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ в Санкт-Петербурге показали, что InGaN/GaN микролазеры обладают высокой температурной стабильностью. Эта разработка расширяет перспективы для производства фотонных схем, используемых для передачи данных в электронных приборах. Работа опубликована в журнале «Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки».
Эффективность энергопотребления является ключевым фактором развития современных технологий. В связи с этим исследователи все чаще обращаются к гибридным решениям, таким как замена электрических соединений внутри микросхем на оптические. Особый интерес представляет применение микродисковых лазеров, создаваемых на основе нитридов III группы, включая соединения галлия и азота (GaN) и сплав с индием (InGaN). Эти материалы обладают рядом важных достоинств: высокой термической и химической устойчивостью, способностью к лазерной генерации в ультрафиолетовой области спектра и возможностью интеграции с кремниевой фотоникой.
Дмитрий Масютин, стажер-исследователь НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург, совместно с сотрудниками Института физики им. Б.И. Степанова НАН Беларуси, НТЦ микроэлектроники РАН и Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН, исследовал воздействие высоких температур на работоспособность InGaN/GaN микролазеров, размещенных на кремниевой подложке. Для имитации условий реальной эксплуатации электронного устройства, микродиск диаметром пять микрометров нагревали до 100 градусов Цельсия. Активация лазера производилась посредством оптической накачки, используя внешний источник излучения, который вызывал генерацию света на заданной длине волны.
Проведенное исследование показало, что InGaN/GaN микродисковые лазеры на кремниевой подложке продолжают генерировать свет при нагревании до 100 градусов Цельсия. Зафиксировано незначительное смещение пика излучения – всего два нанометра (от 413 нм при 25 градусах до 415 нм при 100 градусах). Пороговая мощность накачки практически не изменилась, оставаясь в диапазоне 245–255 мкВт, что указывает на стабильную работу лазера.
«Для полупроводниковых лазеров температурная стабильность является ключевым параметром. Повышение температуры может вызвать увеличение порога и существенное изменение длины волны генерируемого лазерного излучения. Обеспечение устойчивости этих характеристик в диапазоне температур от 25 до 100 градусов позволит применять лазеры в различных областях без необходимости дополнительного охлаждения, – отметил стажер-исследователь НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург Дмитрий Масютин.
Проведение данного исследования способно ускорить внедрение InGaN/GaN микролазеров в оптоэлектронные системы. В будущем, подобные фотонные схемы могут снизить производственные издержки и повысить эффективность суперкомпьютеров, электромобилей и медицинского оборудования.
Информация предоставлена пресс-службой НИУ ВШЭ