研究发现硅或为光子信息处理最强大的材料

日期:2021-04-30     来源:前瞻网    
核心提示:硅性质稳定、容易提纯、储存量大,是半导体不可或缺的原料。近来的芯片荒虽然与原材料硅的供给联系不大,但作为光伏产业的原材料来说,硅料的价格可谓是一路上涨。
硅性质稳定、容易提纯、储存量大,是半导体不可或缺的原料。近来的芯片荒虽然与原材料硅的供给联系不大,但作为光伏产业的原材料来说,硅料的价格可谓是一路上涨。当前的价格同比去年已经翻了一倍。而萨里大学的最新研究则可能让硅的身价更加金贵——研究发现,硅可能是光子信息处理中最强大的材料之一。
 
 
尽管硅在计算机芯片的出色表现已经确认硅是电子信息控制的主要材料,但硅在光子学方面表现一般,到目前为止还没有可商购的硅发光二极管,激光器或显示器。
 
现在,在《光:科学与应用》杂志发表的一篇论文中,由萨里大学领导的国际科学家团队已经表明,硅是制造可控制多个光束的设备的最佳人选。
 
这一发现意味着,现在有可能生产出具有内置光束控制其他光束的硅处理器,从而提高了电子通信的速度和效率。
 
这归功于电磁光谱中称为远红外或太赫兹区域的波段。这种效果是通过一种叫做非线性的属性来实现的。该属性用于操纵激光束。例如,改变其颜色。绿色激光笔的工作方式就类似如此:它们从非常便宜,高效但不可见的红外激光二极管中获取输出,并通过将波长减半的非线性晶体将颜色更改为绿色。
 
其他种类的非线性可以产生波长为三分之一的输出光束,或用于重定向激光束以控制光束信息的方向。非线性越强,用较弱的输入光束控制就越容易。
 
研究人员发现,硅具有迄今为止所发现的最强的非线性特质。尽管研究是在将晶体冷却至极低的低温下进行的,但如此强的非线性意味着可以使用极弱的光束来进行控制。
 
这一发现可以说是相当幸运,团队在图了解硅晶体中数量极少的磷原子如何用于制造量子计算机,以及如何使用光束来控制存储在磷原子中的量子信息的过程中获得了这一意外发现。
 
该研究的合著者,萨里大学物理学教授本·穆丁(Ben Murdin)说:“我们惊讶地发现磷原子正在重新发射光束,几乎和我们照在它们上面的非常强的激光一样明亮。我们搁置了几年的数据,同时考虑证明光束是来自何处。这是科学偶然发展的一个很好的例子。”
 
硅在光子学领域的潜力巨大,未来有可能获得更多不同方向的应用。 
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