慕尼黑工业大学（TUM）的物理学家开发出了一种比人发更薄的纳米激光器。由于巧妙的工艺，纳米线激光器可以在硅芯片上生长，从而可以经济高效地生产高性能光子元件。这将为将来利用光进行快速有效的数据处理铺平道路，更小，更快，更便宜 - 自计算机时代开始以来，处理器的性能平均每18个月翻一番。50年前，英特尔联合创始人戈登·摩尔预测了这种惊人的业绩增长。而摩尔定律似乎也适用于今天，但是电子产品的小型化现在正在达到其物理极限。“今天，晶体管的尺寸仅为几纳米。进一步降低的成本非常高，”TUM沃尔特肖特基研究所所长Jonathan Finley教授说。“只有用光子取代电子，即光粒子，才能提高性能。
利用光进行数据传输和处理有可能打破当前电子设备的障碍。事实上，第一个基于硅的光子芯片已经存在。然而，用于传输数据的光源必须以复杂和精细的制造工艺附着在硅上。因此，世界各地的研究人员正在寻找替代方法。
慕尼黑工业大学的科学家们现在已经成功完成了这项工作：半导体量子纳米系统部的GregorKoblmüller博士与Jonathan Finley合作开发了一种将纳米激光器直接沉积在硅片上的工艺。该技术的专利正在申请中，在硅上生长III-V半导体需要顽强的实验。“这两种材料具有不同的晶格参数和不同的热膨胀系数。这会导致应变，”Koblmüller解释道。“例如，砷化镓常规平面生长到硅表面会导致大量缺陷，TUM团队以巧妙的方式解决了这个问题：通过沉积硅上独立的纳米线，它们的足迹仅为几平方纳米。因此，科学家们可以排除GaAs材料中出现的缺陷。
但是，如何将纳米线转变为垂直腔激光器？为了产生相干光，必须在光线的顶端和底端反射光子，从而放大光直到达到所需的激光阈值，为了满足这些条件，研究人员必须开发一种简单而复杂的解决方案：“砷化镓与硅之间的界面不能充分反射光。因此，我们在一个额外的镜子中构建了一个200纳米厚的氧化硅层，我们将其蒸发到硅片，“由Koblmüller和Finley领导的团队博士候选人Benedikt Mayer解释道。“然后可以将微小的孔蚀刻到镜面层中。使用外延，半导体纳米线可以从这些孔中生长出原子作为原子，只有当导线伸出镜面以外，它们才会横向生长 - 直到半导体足够厚以允许光子来回射出以允许受激发射和激光发射。“这个过程非常优雅，因为它允许我们将纳米线激光直接定位在硅芯片的波导上，”Koblmüller说。
目前，新的砷化镓纳米线激光器在预定波长和脉冲激发下产生红外光。“未来我们希望修改发射波长和其他激光参数，以更好地控制硅芯片内连续激发下的温度稳定性和光传播，”Finley补充说，该团队刚刚发布了这方面的第一次成功。他们将目光牢牢地放在下一个目标上：“我们希望创建一个电气接口，以便我们可以在电子注入下操作纳米线，而不是依靠外部激光器，”Koblmüller解释道，这项工作是未来计算机中高性能光学元件开发的重要前提，”Finley总结道。“我们能够证明制造带有集成纳米线激光器的硅芯片是可能的。
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