Elektrotekniska forskare har ökat driftstemperaturen för en lovande ny halvledarlaser på kiselsubstrat, flytta det ett steg närmare möjlig kommersiell tillämpning.

Utvecklingen av en "optiskt pumpad" laser, tillverkad av germaniumtenn odlat på kiselsubstrat, kan leda till snabbare mikrobearbetningshastighet för datorchips, sensorer, kameror och andra elektroniska enheter - till mycket lägre kostnad.

"På en relativt kort tidsperiod - ungefär två år - har vi gått från 110 Kelvin till en rekordtemperatur på 270K, "sa Shui-Qing" Fisher "Yu, docent i elektroteknik. "Vi är nu mycket nära rumstemperaturdrift och går snabbt mot applicering av ett material som avsevärt kan öka bearbetningshastigheten med mycket mindre strömförbrukning."

Yu leder ett multinstitutionellt team av forskare om att utveckla en laser injicerad med ljus, liknande en injektion av elektrisk ström. Den förbättrade lasern täcker ett bredare våglängdsområde, från 2 till 3 mikrometer, och använder en lägre lasertröskel, medan den fungerar på 270 Kelvin, vilket är ungefär 26 Farenheit.

"Förbättringen bygger på en enkel, men ändå känslig struktur, "sa Yiyin Zhou, doktorand i programmet Microelectronics-Photonics, huvudförfattare till tidningen och medlem i Yus forskargrupp. "Tack vare den mogna epitaxiala tillväxttekniken, vi kunde få högkvalitativ legering med tennhalt så högt som 20 procent, som är huvudnyckeln till den nuvarande prestationen. "

Germanium tenn utnyttjar effektiva ljusutsläpp, en funktion som kisel, standard halvledare för datorchips, kan inte göra. Yu och andra materialforskare har fokuserat på att odla germaniumtenn på kiselsubstrat för att bygga ett optoelektroniskt "superchip" som kan överföra data mycket snabbare än nuvarande chips. 2016, Yu och kollegor rapporterade tillverkningen av deras första generation, optiskt pumpad laser.

Det bredare våglängdsområdet innebär potentiellt mer kapacitet att överföra data, och en lägre lasertröskel och högre driftstemperatur underlättar lägre strömförbrukning, vilket håller kostnaderna nere och hjälper till med designenkel.

Lätt att integrera i elektroniska kretsar, som de som finns i datorchips och sensorer, germaniumtenn som halvledande material kan leda till utveckling av billiga, lättvikt, kompakta och strömförbrukande elektroniska komponenter som använder ljus för informationsöverföring och avkänning.

De nya fynden rapporterades i ACS Photonics .