Исследователи из Института нанотехнологий MESA+ университета Твенте, совместно с исследователями из института Пауля Друде, Берлин, преуспели в реализации перемещения света от одного конца нанопроводника из полупроводникового материала к другому концу посредством поверхностных акустических волн, своего рода «землетрясения», происходящего на наноразмерном уровне. Данное достижение является важным этапом в направлении развития новых полупроводниковых приборов и устройств, которые преобразуют оптические сигналы в электрические и наоборот, и которые найдут широкое применение не только в электронике будущего, но и в области квантовой обработки информации.

Всем известно, что

свет является универсальным носителем, при помощи которого можно передавать информацию с высокой скоростью на большие расстояния. Однако, узким местом любого оптического коммуникационного канала является необходимость преобразования электрических сигналов в оптические и наоборот, ведь обработка передаваемой и полученной информации эффективно производится при помощи высокоинтегрированных и миниатюрных электронных устройств.

Поэтому исследователи из различных стран все время разрабатывают новые оптико-электронные устройства, которые выполняют функции оптико-электрических и электро-оптических преобразователей, являющихся промежуточным звеном между двумя различными технологиями.

Рис. 1.

То, что создали исследователи из Твенте и Берлина является акустико-оптико-электронным устройством, который, помимо оптических и электрических использует еще и акустические сигналы.

Лазерный свет фокусируется на одном конце нанопроводника из арсенида галлия, что приводит к возбуждению электронов, которые становятся свободными и покидают свои места в кристаллической решетке, оставляя электронные дыры.
Эти электроны и дыры образуют квазичастицы, экситоны, которые «подхватываются» поверхностной акустической волной, возбуждаемой на том же конце нанопроводника и перемещаются вместе с волной к другому концу нанопроводника. Там электроны и дыры вновь объединяются, что приводит к излучению фотонов света. Так как поверхностная акустическая волна распространяется со скоростью в 100 тысяч раз меньше скорости света, то управлять ее распространением и параметрами можно при помощи гораздо более простых способов, нежели способов, используемых для управления потоками света.

Согласно данным экспериментов, разработанная технология акустического перемещения света может работать на тактовых частотах уровня 1 ГГц и выше.

Более того,

устройства такого перемещения могут быть легко реализованы на наноразмерном уровне, что позволит без труда встроить их в кристаллы полупроводниковых и квантовых чипов.