В сегодняшнем номере журнала «Nature» корпорация Intel опубликовала результаты своих пятилетних лабораторных исследований по созданию лазера на основе кремния. Технология находится в стадии разработки, и её коммерциализация ожидается не ранее конца десятилетия, но полученные результаты вселяют надежду на успех.
Кремний не только самый дешёвый и распространённый элемент, он основа всей существующей микроэлектронной промышленности, и работа по интеграции полупроводниковых его свойств со способностью излучать свет ведётся давно.
В настоящее время в основе диодных лазеров лежат GaAs, InP, LiNb и некоторые другие также дорогие и редкие материалы. В принципе, новая технология не направлениа на замену диодных лазеров, т.к. кремний пока заставили излучать свет в инфракрасном диапазоне, в котором он оптически прозрачен.
Лазер произведён по классической КМОП технологии методом фотолитографии, при этом световод наносится на обеднённую электронами поверхность по технологии SOI с использованием бора и фосфора.
Технически прибор называется «лазер Раман» (Raman laser) непрерывного излучения. При его создании пришлось решать очень сложную проблему, известную как «двухфотонная абсорбция», которая приводила к гашению светового пучка в результате поглощения фотонов электронами. Она была решена за счёт эвакуации электронов из области прохождения света путём создания разности потенциалов.
Применение новой технологии видится в области создания коммуникационных лазеров с целью замены медных соединений чипов на оптоволокно. Это одна из самых заветных вершин, которую хочет покорить микроэлектронная промышленность – сделать всё полностью из кремния и ускорить коммуникации между чипами.
Также новая технология позиционируется в традиционно богатые области: медицину, где лазеры давно и успешно применяются и военное дело, для защиты от ракет с термонаводящимися боеголовками.