Nanoledi sirujen optiselle datansiirrolle

Elektroniset datayhteydet mikrosirujen välillä ja sisällä ovat pullonkaula dataliikenteen kasvulle. Optinen tiedonsiirto on ilmeinen ratkaisu mutta se edellyttää nanomittakaavan valonlähdettä ja tämä edelleen puuttuu.

Aihetta on tutkittu erilaisien laserehdotusten suhteen mutta ne ovat usein liian kookkaita ja paljon käyttötehoa vaativia. Metalli-kaviteettiset nanolaserit ovat tarjonneet tässä suhteessa parempia ominaisuuksia mutta niidenkin saavutuksia heikentävät suhteellisen korkeat kynnysvirrat.

Uusin tutkimussuunta on nanokokoiset ledit. Niissä ei esiinny kynnystä ja ne voivat siten toimia pienemmällä injektiovirralla. Lähes kaikissa näissä kokeiluissa on kuitenkin puutteena ollut integrointi piille ja valojohteeseen.

Eindhovenin teknillisen yliopiston (TU/e) tutkijat ovat kehittäneet valoa lähettävä noin sadan nanometrin kokoisen ledin ja lisäksi integroineet sen valokanavaan kuljettamaan valosignaaleja.

Uusi metalli-kaviteettinen nanoledi on tuhat kertaa tehokkaampi kuin edeltäjänsä ja pystyy käsittelemään tiedonsiirtonopeuksia gigabittejä sekunnissa. Tutkijat ovat edistyneet myös integroidun valonlähteen ja aaltoputken kytkennän laadussa jolloin tämän kohdan hävikki vähenee.

Nanoledin tehokkuus on tällä hetkellä välillä 0,01 ja 1 prosenttia, mutta tutkijat odottavat selvästi korkeampia lukuja pian käyttöön otettavan uuden tuotantomenetelmän myötä.

Toinen keskeinen piirre uudessa nanoledissä on, että se on integroitu piisubstraatille indiumfosfidin kalvolla. Pii ei sovi valonlähteeksi kun taas indiumfosfidi sopii.

Arkansasin yliopiston johdolla on puolestaan kehitetty optisesti pumpattua laseria, joka on valmistettu germanium-tina seoksesta ja kasvatettu piialustoille.

Tämänkin kehitystyö tähtää integroituun piifotoniikkaan, mutta nyt saavutus saatiin toistaiseksi aikaiseksi 110 Kelvin-asteessa eli -163 Celsius asteessa.