Физики Питерской Вышки исследуют интегрированные с кремнием наноструктуры. Почему это полезно

Сотрудники Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники Питерской Вышки получили грантовую поддержку Российского научного фонда. Тема будущего исследования — источники излучения в диапазоне 1,3–1,55 мкм на основе III-V наноструктур, интегрированных в кремний.

iStock

Грант на это исследование предоставлен трем сотрудникам лаборатории: Эдуарду Ильмировичу Моисееву, Ивану Алексеевичу Мельниченко и Сергею Дмитриевичу Комарову. Исследователи получили от Российского научного фонда и Санкт-Петербурга 1,5 миллиона рублей на 2022 год.

Для чего нужно интегрировать наноструктуры с кремнием и что это вообще значит

Информационные технологии развиваются, необходимо обрабатывать большие объемы данных. Такая задача ложится на суперкомпьютеры, которые находятся в специальных data-центрах. Количество энергии, которое эти центры потребляют, растет. Часть энергии тратится на вычисления, остальное уходит на нагрев, системы охлаждения и вспомогательное оборудование. 

Передачу информации внутри чипа компьютера можно заменить с электрической на оптическую. Это один из способов снизить энергопотребление: фотоны света, в отличие от электронов, не приводят к нагреву. При таком раскладе тепло не выделяется в окружающую среду, а устройство не нужно охлаждать. Увеличатся тактовые частоты и скорость передачи информации. Таким образом, суперкомпьютеры станут производительней и экологичней.

Однако кремний, который активно используется в микроэлектронике, плохо излучает свет. Ученые-физики из лаборатории Питерской Вышки планируют создать наночастицы в кристалле кремния, которые светятся лучше и в нужных спектральных диапазонах.

Эдуард Ильмирович Моисеев, научный сотрудник Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники

С помощью кремниевой фотоники можно будет создавать решения для высокопроизводительных вычислений и сенсорных систем. Оптические технологии уже используются для передачи информации на большие расстояния. По оптоволоконным кабелям между континентами передаются цифровые данные. Современный интернет без этого был бы невозможен. В будущем оптическая передача данных на средние и малые расстояния станет более распространенной.

Использование наноструктур позволяет существенно обогатить свойства существующих кристаллов. Очень часто интегрировать наноструктуры с кристаллом оказывается крайне сложной задачей. Именно ее мы и попытаемся решить.

Международная лаборатория открылась в Питерской Вышке в 2020 году. Ее сотрудники проводят исследования в области нанофотоники. Подробнее о деятельности лаборатории можно узнать на официальном сайте.