När en person använder Facebook eller söker på Google, informationsbehandlingen sker i ett stort datacenter. Korta avstånd optiska sammankopplingar kan förbättra prestanda för dessa datacenter. Nuvarande system använder elektroner, vilket kan orsaka överhettning och slösa ström. Dock, att använda ljus för att överföra information mellan datorchips och kort kan förbättra effektiviteten.

University of Washington Biträdande professor i elektroteknik och fysik Arka Majumdar, Docent i materialvetenskap och teknik och fysik Xiaodong Xu och deras team har upptäckt ett viktigt första steg mot att bygga elektriskt pumpade nanolasers (eller ljusbaserade källor). Dessa lasrar är avgörande för utvecklingen av integrerade fotonbaserade kortdistansoptiska sammankopplingar och sensorer.

Resultaten publicerades i en nyutgåva av Nano bokstäver .

Teamet visade detta första steg genom kavitetsförbättrad elektroluminescens från atomiskt tunna enskiktsmaterial. Tunnheten hos detta material ger effektiv samordning mellan laserns två huvudkomponenter. Både den kavitetsförbättrade elektroluminescensen och materialet kommer att tillåta energieffektiva datacenter och stödja högpresterande parallella datorer.

Nyligen upptäckta atomiskt tunna halvledare har genererat betydande intresse på grund av visning av ljusemission i 2D -gränsen. Dock, på grund av den extrema tunnheten hos detta material, dess utsläppsintensitet är vanligtvis inte tillräckligt stark, och det är viktigt att integrera dem med fotoniska enheter (nano-lasrar, i detta fall) för att få ut mer ljus.

"Forskare har visat elektroluminescens i detta material [atomiskt tunt monoskikt], "Sa Majumdar." Förra året, vi rapporterade också att en optiskt pumpad laser med ultralåg tröskel fungerar, använder detta material integrerat med nano-hålighet. Men för praktiska tillämpningar, elektriska enheter krävs. Med hjälp av detta, man kan driva enheterna med elektrisk ström. Till exempel, du driver din laserpekare med ett elektriskt batteri. "

Majumdar och Xu rapporterade nyligen kavitetsförbättrad elektroluminescens i atomtunt material. En heterostruktur av olika monoskiktsmaterial används för att förbättra utsläppet. Utan hålrummet, utsläppen är bredband (enkelriktad) och svag. En nanokavitet förbättrar utsläppet och möjliggör även enkel-läge (riktad) drift. Detta möjliggör direkt modulering av utsläpp, ett avgörande krav för datakommunikationen.

Dessa strukturer är av nuvarande vetenskapligt intresse och betraktas som den nya "guldrusken" för kondenserad fysik och materialvetenskap. Deras nuvarande resultat och den tidigare demonstrationen av optiskt pumpade lasrar visar löftet om elektriskt pumpade nanolasrar, vilket utgör nästa milstolpe för denna forskning. Denna nästa prestation kommer att förbättra datacenter effektivitet för optimal prestanda.

"Vårt team undersöker för närvarande integrationen av monoskiktsmaterialen med en kiselnitridplattform, "Sa Majumdar." Genom detta arbete, vi hoppas kunna uppnå den eftertraktade CMOS-kompatibiliteten [komplementär metalloxid-halvledare], vilket är samma process som datorprocessorerna tillverkas idag. "

Forskningen stöds av bidrag från National Science Foundation och Air Force Office of Scientific Research.