L-iżgħar Kavità tas-Silikon tad-Dawl tad-Dinja Twieled: L-Awto-assemblaġġ Fil-Livell Atomika Jiġġenera Sorsi tad-Dawl Quantum

Iż-żieda tas-saħħa tal-interazzjoni bejn id-dawl u l-materja biex tipproduċi fotodetectors aħjar jew sorsi ta 'dawl kwantistika hija għan ewlieni tal-ottika u l-fotonika kwantistika.
U l-aħjar mod biex tagħmel dan huwa li tuża reżonaturi ottiċi li jaħżnu d-dawl għal perjodi twal ta 'żmien sabiex l-interazzjoni tagħhom mal-materja ssir aktar b'saħħitha. Jekk ir-resonatur huwa wkoll kompatt ħafna, li jikkompressa d-dawl f'reġjun żgħir ħafna ta 'spazju, l-interazzjoni tiġi amplifikata aktar. Fir-resonatur perfett, reġjun tad-daqs ta 'atomu jista' jaħżen id-dawl għal perjodi twal ta 'żmien.
L-Isfida tal-Minjaturizzazzjoni tar-Resonatur
Għal għexieren ta 'snin, l-inġiniera u l-fiżiċi ħabtu mal-problema ta' kif jagħmlu reżonaturi ottiċi żgħar mingħajr ma tiġi sagrifikata l-prestazzjoni tagħhom, simili għal kif għandhom jinbnew apparati semikondutturi żgħar. Il-pjan direzzjonali ta 'l-industrija tas-semikondutturi għall-15-il sena li ġejjin ibassar li l-iżgħar wisa' possibbli ta 'struttura tas-semikondutturi se tkun mhux inqas minn 8 nm, li hija l-wisa' ta 'għexieren ta' atomi.
Il-kavitajiet immuntati waħedhom deskritti jistgħu jiġu integrati f'assemblaġġi akbar immuntati waħedhom għar-rotta tad-dawl madwar ċippa ottika. Il-figura turi kavità ottika inkorporata f'ċirkwit li fih komponenti multipli immuntati waħedhom.
Approċċ ġdid jegħleb kundizzjonijiet estremi
Is-sena l-oħra, il-Professur Assoċjat tad-DTU Electro S?ren Stobbe u l-kollegi tiegħu ppubblikaw karta ġdida fil-ġurnal Nature li fiha wrew kavitajiet ta '8 nm, iżda issa pproponew u wrew metodu ġdid biex joħolqu kavitajiet immuntati waħedhom b'vojt ta' l-arja fuq l-iskala ta 'ftit atomi. Id-dokument tagħhom, "Self-assembled photonic caves with atomic-scale constraints", jagħti dettalji dwar is-sejbiet, ippubblikati fil-ħarġa tas-6 ta 'Diċembru ta' Nature.
F'dan l-esperiment, żewġ nofsijiet ta 'struttura tas-silikon ġew "sospiżi" minn molla, u fl-ewwel pass, l-apparat tas-silikon kien imwaħħal sew ma' saff tal-ħġieġ. L-apparat sar bl-użu ta 'teknoloġija semikondutturi konvenzjonali, għalhekk id-distanza bejn iż-żewġ nofsijiet kienet biss ftit għexieren ta' nanometri. Ladarba l-ħġieġ ikun ġie nċiżi b'mod selettiv, l-istruttura tiġi rilaxxata u issa hija sempliċement appoġġjata mir-rebbiegħa.
Peress li ż-żewġ partijiet huma konnessi mill-qrib, il-forzi tal-wiċċ iġiegħelhom jattiraw lil xulxin. Ir-riżultat huwa resonatur immuntat waħdu b'mirja tas-silikon madwar lakuni f'forma ta 'pruwa fuq l-iskala atomika, li nħoloq billi tfassal bir-reqqa l-istruttura tal-istruttura tas-silikon.
Ir-riċerkaturi għadhom 'il bogħod minn ċirkwit li jibni għal kollox lilhom infushom. Iżda huma rnexxielhom jingħaqdu żewġ approċċi li s'issa vvjaġġaw tul binarji paralleli biex joħolqu resonatur tas-silikon li qatt ma kien minjaturizzat qabel.
Avvanzi fit-teknoloġija tas-semikondutturi bbażati fuq is-silikon saru possibbli permezz ta 'approċċ partikolari wieħed, magħruf bħala l-"metodu minn fuq għal isfel". Approċċ ieħor huwa magħruf bħala teknoloġija "minn isfel għal fuq": tipprova tagħmel is-sistemi tan-nanoteknoloġija jinġabru lilhom infushom. Iċ-ċavetta għar-riċerka tagħhom tinsab fil-kombinazzjoni ta 'dawn iż-żewġ approċċi.
L-istudju juri teknika vijabbli biex jgħaqqdu ż-żewġ approċċi tan-nanoteknoloġija billi tuża ġenerazzjoni ġdida ta 'tekniki ta' fabbrikazzjoni li jgħaqqdu d-daqs atomiku offrut mill-awto-assemblaġġ mal-iskalabbiltà ta 'semikondutturi prodotti b'mod konvenzjonali.
Billi ffabbrikaw kavitajiet fotoniċi, ir-riċerkaturi setgħu jillimitaw il-fotoni f'vojt ta 'l-arja tant ċkejkna li ma setgħux jitkejlu b'mod preċiż, anke b'mikroskopju elettroniku ta' trażmissjoni. Madankollu, l-iżgħar li bnew kienu biss 1-3 atomi tas-silikon fid-daqs, li stabbilixxew rekord ġdid għal volum żgħir ta 'kavitajiet tas-silikon li jinqabdu d-dawl.
M'għandniex bżonn li nsibu dawn il-kavitajiet aktar tard u daħħalhom f'arkitettura ta' ċippa oħra, "qal Stobbe. Dan lanqas mhu possibbli minħabba li huwa daqshekk żgħir. Fi kliem ieħor, qed nibnu xi ħaġa fuq l-iskala ta' atomu li jkun ġie mdaħħal. f'ċirkwit makroskopiku. Aħna eċċitati ħafna dwar din id-direzzjoni ġdida ta 'riċerka, u hemm ħafna xogħol quddiem."