В наше время миниатюризация — один из основных факторов, обуславливающих технический прогресс. В самом деле, сейчас в вычислительной технике используются проводники, толщина которых в тысячи раз меньше толщины волоса человека. Благодаря исчезающе малым размерам становится возможным создавать мощные, производительные чипы малых размеров, способных делать то, на что не были способны вычислительные узлы прошлых лет, занимавшие целые комнаты.
Сейчас активно развивается технология передачи данных при помощи световых сигналов, в пределах одного чипа. Это возможно благодаря объединению оптических элементов с полупроводниками, графеном и углеродными нанотрубками, когда вся система размещается на подложке из кремния.
Передача данных с использованием подобной системы обычно означает необходимость преобразования электрических сигналов в световые, и обратно. Для преобразования первого типа обычно используются материалы III-V групп полупроводников, которые излучают свет. Ну, а для обратного преобразования, света в электричество используются кремний и германий.
Команда ученых из IBM обнаружила интересный физический феномен, который может привести к тому, что в будущем один и тот же материал будет использоваться как для излучения света, так и для его преобразования в электричество, в пределах одного чипа.
В журнале Nature Communications на днях была опубликована статья ученых цюрихского подразделения IBM Research. В статье шла речь о том, что «нанопроволочки» из полупроводника могут служить как эффективными излучателями света, так и эффективными фотодетекторами. А для переключения вещества из состояния «излучение» в состояние «детектирование» нужно механическое напряжение.
«Когда вы растягиваете нанопроводник по всей длине, материал переходит в состояние, которое мы называем „запрещенная зона с прямым переходом“ (direct bandgap), в котором он эффективно излучает свет. Но когда вы сжимаете проводник по оси, его электронные свойства меняются, материал прекращает излучать свет. Это состояние мы называем „псевдопрямозонным“ (pseudo-direct), в этом состоянии материалы III-V группы ведут себя подобно германию или кремнию, и становятся хорошими фотодетекторами», — комментирует открытие один из исследователей, Giorgio Signorello.
«Эти необычные свойства являются следствием того, что атомы весьма специфично располагаются в таком проводнике. Мы называем эту кристаллическую структуру „Wurtzite“. Реализация такой структуры возможна только благодаря сверхмалым размерам нанопроволоки. Вы не сможете достичь тех же свойств материала при размерах, видимых глазу. Это отличный пример мощи нанотехнологий», — говорит коллега первого ученого, Heike Riel.
Как уже говорилось выше, подобный феномен может открыть возможность создания устройств по оптической передаче данных, где один и тот же материал используется как для излучения света, так и для его детектирования.
А это означает новые достижения, новые прорывы в данной сфере.
Via rdmag + ibmresearchnews
