原创 中美合作开发全球最小的半导体激光器

德州大学奥斯汀分校(University of Texas-Austin)的物理学家表示，已经和台湾地区与中国的同事合作，开发出全球最小的半导体激光装置。研究人员表示，这代表着在从运算到医疗等领域中新兴光子技术的重大突破。

“我们已经开发出一种可操作在远低于3D衍射极限的纳米级激光装置。我们相信，这项研究将对纳米级技术带来重大影响，”德州大学奥斯汀分校物理系教授Chih -Kang "Ken" Shih说。

Shih和他的同事们在本期的《科学》杂志提出了首度可操作在低于3D衍射极限的连续波、低阈值纳米激光装置，该元件体积极小(肉眼不可见)，可发射出绿光。

研究人员表示，微型化是开发采用光子技术的更快速、体积更小和更低功耗之半导体激光装置的关键，如超高速电脑芯片、用于检测、治疗和疾病研究的高灵敏生物传感器，以及用于下一代通信科技的元件等。这种光子元件可以使用纳米激光来产生光信号，并传递信息，具有取代电子电路的潜力。不过，光子元件的尺寸和性能一直受到3D光学衍射极限的限制，研究人员说。

物理系研究生Charlotte Sanders和Ken Shih教授的研究，协助开发出了全球最小的纳米激光装置。/ 图片由德州大学奥斯汀分校的Alex Wang提供。

研究人员表示，新元件是由填充了氮化铟锭的氮化铟纳米柱(nanorod)所构成。这两种合金都是普遍应用在LED上的半导体。研究人员指出，该纳米柱被放置在硅芯片薄绝缘层的顶部，并覆盖了一层银膜，它在原子级的运作仍然非常顺畅。

据德州大学发表的声明指出，Shih的实验室已经开发出超过15种以上的材料。这种“原子级平滑特性”是建构光子元件，而不会令其分散或损失等离子体(plasmons)的关键要素，基本上这是一种可用来移动大量数据的电子波。

“具备原子级平滑特性的等离子结构，是开发低损耗数据应用的理想基础，”Shih说。

像Shih的实验室开发的纳米激光装置被认为是开发完整芯片上通信系统的重要基础。它能防止多颗芯片之间传送数据时的热问题，以及因此而导致信息丢失。

“在开发芯片上光通信和运算系统时，电子和光子之间的尺寸失配仍是巨大障碍，”台湾地区国立清华大学教授，之前也是Shih的博士学生的Shangjr Gwo表示。

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