НИУ ВШЭ: микролазеры выдерживают нагрев до 100 градусов без потери характеристик

Сотрудники Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург продемонстрировали температурную устойчивость микродисковых лазеров на основе InGaN/GaN. Работа открывает новые возможности для создания фотонных схем внутри электронных устройств. Об этом "Газете.Ru" сообщили в пресс-службе образовательного учреждения.

Современная микроэлектроника все чаще сталкивается с ограничениями по энергопотреблению и тепловыделению. Одним из перспективных решений считается замена электрических соединений внутри микросхем на оптические каналы передачи данных. Для этого подходят микродисковые лазеры на основе нитридов III группы — соединений галлия и азота (GaN) и их сплава с индием (InGaN). Такие структуры отличаются высокой термической и химической стабильностью, способны генерировать излучение в ультрафиолетовом диапазоне и совместимы с кремниевой фотоникой.

Исследование провел стажер-исследователь ВШЭ Дмитрий Масютин совместно с коллегами из Институт физики им. Б. И. Степанова НАН Беларуси, НТЦ микроэлектроники РАН и ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН.

Ученые проверили, как нагрев влияет на работу InGaN/GaN-микролазеров, выращенных на кремниевой подложке. Микродиск диаметром всего пять микрометров нагревали до 100 °C — температуры, характерной для работы реальных электронных устройств. Генерацию запускали оптической накачкой через внешний источник излучения.

Эксперимент показал, что лазер сохраняет стабильную работу во всем диапазоне температур от 25 до 100 °C. Сдвиг длины волны оказался минимальным — всего два нанометра (с 413 до 415 нм), а пороговая мощность накачки практически не изменилась и оставалась в пределах 245–255 мкВт.

"Температурная стабильность — критически важный параметр для полупроводниковых лазеров. Нагрев обычно приводит к росту порога генерации и заметному сдвигу длины волны. Сохранение этих характеристик в диапазоне от 25 до 100 градусов позволяет использовать такие лазеры без дополнительного охлаждения", — отметил Дмитрий Масютин.

По словам авторов, полученные результаты приближают массовое внедрение InGaN/GaN-микролазеров в оптоэлектронные системы. В перспективе такие фотонные схемы позволят сократить затраты на производство и сделать более эффективными суперкомпьютеры, электрокары и медицинские приборы.