Абсолютное большинство современных электронных устройств использует микросхемы, способные обрабатывать электрический сигнал. Именно на электрических сигналах и микросхемах строится логика процессоров и работа множества других устройств, в том числе сенсоров. Многие специалисты считают, что конкуренцию традиционным микросхемам могут составить фотонные интегральные схемы, где вместо тока используется свет или ИК-излучение. Для управления оптическими сигналами требуются не кремниевые полупроводники, а компоненты другого типа. В данный момент ученые активно занимаются подбором подходящих на эту роль материалов и исследуют их свойства, эти области науки называется фотоникой и радиофотоникой.
Специалисты ЛЭТИ исследовали характеристики компонентов фотонных интегральных схем на основе арсенида галия и нитрида кремния — самых перспективных материалов для радиофотоники. Выяснилось, что при передаче сигналов с помощью этих полупроводников возникает меньше помех. Кроме того, технология их получения может быть применена для серийного производства.
«Материалы фотонных интегральных схем, которые мы изучаем, – это монокристаллические полупроводники, эпитаксиальные пленки и наногетероструктуры на их основе. Устройства, которые мы разрабатываем, могут располагаться на кристалле площадью 1 кв. мм и даже меньше. Нам необходимо изучить широкий спектр характеристик и свойств как самого материала, так и разработанных устройств, что крайне сложно сделать ввиду малого размера образцов. Поэтому для исследования таких материалов мы используем уникальное оборудование – зондовую станцию, которая позволяет проводить исследования прямо на кристалле, подводя сигналы непосредственно к волноведущим структурам топологии», – рассказал «Газете.Ru» директор департамента науки СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Александр Семенов.
Авторы надеются, что их работа позволит в будущем получить волноведущие структуры с предельно малыми потерями как в оптическом, так и в микроволновом диапазонах, пригодные для изготовления на их основе компонентов фотонных интегральных схем различного назначения, сравнимых по цене-качеству с кремниевыми электронными схемами. По расчетам специалистов, фотонные схемы будут работать быстрее и с меньшими помехами.
Среди прочего, они могут стать основной эффективным лидаров («лазерных радаров») для беспилотных автомобилей, с помощью которых они ориентируются в пространстве