Исследователи из НИТУ МИСИС и партнёрских организаций определили самый перспективный фазопеременный материал для фотонных чипов, где светом управляют прямо на кристалле.
Команда учёных из НИТУ МИСИС, МИЭТ, МПГУ, НПК «Технологический центр», ВШЭ и РКЦ изучила пять вариантов соединений на базе германия-сурьмы-теллура. Все образцы наносили на идентичные волноводы из нитрида кремния — так удалось оценить свойства самих материалов, не меняя конструкцию чипа. Ключевыми критериями стали сила изменения светового сигнала и скорость переключения.
Работа опирается на свойства фазопеременных материалов: под действием коротких лазерных импульсов они переходят между кристаллическим и аморфным состояниями, показатель преломления при этом различается заметно. Образец удерживает нужное состояние после воздействия лазера — это и открывает возможность хранить информацию. Об этом рассказал главный научный сотрудник Центра компетенций НТИ «Квантовые коммуникации» НИТУ МИСИС, д.ф.-м.н. Григорий Гольцман.
Инженер-исследователь лаборатории фотонных газовых сенсоров НИТУ МИСИС Алексей Проходцов отметил: результат зависит от типа волновода и длины волны лазерного импульса, поэтому каждый материал требует отдельной настройки. Выбор нельзя свести к одному показателю — важны одновременно величина изменения сигнала, быстрота переключения и размеры ячейки на волноводе из нитрида кремния.
Потенциальные сферы применения фотонных чипов широки: оптические процессоры для ускорения матричных умножений в нейросетях, спектральный анализ для экспресс-диагностики, сверхскоростная передача данных по оптоволокну, компактные твердотельные лидары для беспилотников, квантовые ключи для защищённой связи, высокоточные датчики для промышленности, экологии и сельского хозяйства.
Исследование, опубликованное в журнале Materials Science in Semiconductor Processing (Q1), может лечь в основу фотонных устройств с энергонезависимой памятью — они сохраняют записанное состояние без постоянной подачи энергии. Как пояснил научный сотрудник центра квантовых коммуникаций НТИ НИТУ МИСИС, к.ф.-м.н. Алексей Невзоров, до практического внедрения предстоит проверить долговечность, стабильность работы и сохранность записанного состояния. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 23-79-00056) и Минобрнауки России (проекты № FSME-2025-0002 и № FSMR-2024-0004) в рамках стратегического проекта НИТУ МИСИС «Квантовый интернет» по программе «Приоритет-2030».
Загрузка...
