讓晶片更強大!IBM團隊解決了光電晶體中的“橋樑”問題

近日，IBM研究人員成功地透過矽線有效地引導可見光，這是探索新型更快、更高效邏輯電路的重要里程碑。

該研究成果發表於光學學術期刊Light: Science & Applications。

在過去的15年裡，單個處理器核心的時鐘速率停滯在幾千兆赫。一個擺脫停滯的方法就是光電路，其中資訊被編碼在光中而不是電子中。

2019年，IBM的一個研究團隊與學術界的合作建造了世界上第一個能夠在室溫下工作的超快全光電晶體。此次的研究要著力解決的是另一難題:矽波導。矽波導連線電晶體的橋樑，可以最小的損耗在它們之間傳輸光。

矽是可見光的強吸收體，這使得它非常適合在光伏電池板中捕捉陽光，但對於光吸收意味著訊號損失。

因此，IBM研究人員想出了一些方法來使用成熟的矽技術，同時規避吸收問題。他們的解決方案包括被稱為高對比度光柵的奈米結構。

為了確保他們的光柵設計能夠滿足要求，該團隊進行了模擬。他們發現光柵可以在很寬的波長範圍內有效地引導光線。所需要做的就是選擇光柵柱之間的正確間距，並使光柵柱本身在15奈米的精確範圍內具有正確的厚度。

該團隊下一步任務將是設計光從波導到其他元件的有效耦合。這將是該團隊多年探索性研究專案的關鍵一步，該專案的目標是將他們在2019年展示的全光電晶體整合到能夠執行簡單邏輯運算的積體電路中。

團隊認為，他們的低損耗矽波導可以使新的光子晶片設計用於生物感測和其他依賴可見光的應用。它還可能有益於更高效的光學元件工程，如廣泛用於鐳射器和調製器。

編譯/前瞻經濟學人APP資訊組

論文連結:

https://www.nature.com/articles/s41377-020-00454-w