Российские и зарубежные ученые создали лазер рекордно малых размеров, что открывает новые возможности для микроэлектроники и сверхточных методов анализа. Устройство, поперечный размер которого составляет около 60 нанометров, разработано специалистами Санкт‑Петербургского государственного университета совместно с коллегами из Алферовского университета, НИУ ВШЭ — Санкт‑Петербург, СПбГЭТУ «ЛЭТИ», МФТИ и других научных организаций.

Ширина полосы излучения нового лазера составляет порядка 0,15 нм, что в 5–10 раз меньше, чем у обычных полупроводниковых лазеров. Разработка может применяться при создании компонентов фотонных интегральных схем, в биохимическом детектировании и сверхразрешающей микроскопии. В основе устройства лежит использование полупроводниковых нитевидных нанокристаллов, что позволяет удерживать ключевые размеры в пределах нескольких сотен нанометров.

«Мы объединили преимущества молекулярно‑пучковой эпитаксии, нитевидных нанокристаллов и квантовых ям InGaN, что и позволило достичь полученных результатов», — пояснил участник исследования, младший научный сотрудник лаборатории новых полупроводниковых материалов для квантовой информатики и телекоммуникаций СПбГУ Талгат Шугабаев. По его словам, в новой конфигурации плазмон‑поляритоны формируются в системе одиночных нитевидных нанокристаллов, расположенных на металл‑диэлектрической подложке. Это предъявляет высокие требования к качеству материалов: поверхности должны быть идеально гладкими, а активная среда — давать однородный сигнал без посторонних примесей в спектре.

Технология позволяет создавать нанолазеры в широком спектральном диапазоне — от ультрафиолетового до инфракрасного. В дальнейшем ученые планируют повысить рабочую температуру устройства и перейти от оптической накачки к электрической, то есть заменить внешнее оптическое возбуждение на прямое преобразование электроэнергии в излучение.

Нанолазеры, размер которых меньше длины волны испускаемого ими света, необходимы для производства миниатюрных компонентов микроэлектроники и медицинских диагностических приборов. Они также могут улучшить качество цветопередачи в дисплеях устройств виртуальной реальности. Хотя лазеры уже широко используются в телекоммуникациях и медицине, их радикальное уменьшение откроет новые области применения. Современные лазеры пока слишком велики для прямой интеграции в полупроводниковые чипы. Ранее, в мае 2024 года, ученые ИТМО сообщили о создании нанолазера размером 200 нанометров, что также является значительным шагом в миниатюризации.

Поделиться ссылкой: