Специалисты МТИ разработали метод производства оптики из материала толщиной в 2 слоя атомов, которая одновременно служит светодиодом и фотодетектором. Это исследование представляет собой важный шаг в развитии кремниевой фотоники.

Современные компьютеры ограничены требованиями к энергопотреблению и охлаждению, которые частично зависят от вычислительных процессов, но часто энергия расходуется просто на то, чтобы доставить данные к точке их обработки. Память и система передачи данных могут в результате потреблять больше энергии, чем сами процессоры, пишет Ars Technica.

Оптическая коммуникация позволяет снизить потребление энергии, увеличив скорость связи. Обычно при такой технологии используется внешний источник света, луч которого расщепляется и направляется в разные части системы. Однако, авторы статьи, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology, предлагают альтернативную возможность: отдельный источник на самом чипе. Для демонстрации возможностей своего изобретения ученые создали светодиод толщиной 2 атома и интегрировали его с кремниевым микрочипом. Более того, тот же самый материал может выполнять роль фотодетектора.

Ученые поместили слой диэлектрика из нитрида бора поверх дителлурида молибдена (который также защищает MoTe₂ от окисления). Сверху разместили слой проводящего ток графита, разделенный на два электрода. Наличие заряда в этих электродах электростатически индуцирует эквивалент легирования донорной и акцепторной примесями в полупроводнике.

Затем устройство было помещено на кремний, в котором просверлили аккуратные дырочки. Расстояние между рядами отверстий превратило кремний в фотонный кристалл для инфракрасных длин волн, способный направлять свет на или из MoTe₂. Фотонный кристалл также может изгибать свет, так чтобы луч двигался вдоль плоскости устройства. Он выдает 2,3 микроампер и излучает свет с длиной волны приблизительно 1175 нм.

Несмотря на то, что до этапа коммерциализации технологию отделяет еще несколько шагов, инженеры верят в ее потенциал, в частности, в сфере высокоскоростной передачи данных. В ближайшие их планы входит интеграция схемы с генераторами излучения, модуляторами, волноводом и детекторами.

Недавно ученые Гарварда сделали еще один важный шаг к созданию оптических интегральных схем — разработали волновод с нулевым показателем преломления, совместимый с современными фотонными технологиями.