Материалы сравнили для устройств, которые могут хранить и обрабатывать информацию с помощью света. Результаты исследования опубликованы в журнале Materials Science in Semiconductor Processing.
Главное
- Исследователи сравнили пять составов на основе соединений германия, сурьмы и теллура.
- Все образцы нанесли на одинаковые волноводы из нитрида кремния, по которым свет проходит внутри чипа.
- Материалы меняют состояние после коротких лазерных импульсов и сохраняют его после воздействия.
Как материал хранит состояние
Ученые изучали фазопеременные материалы, которые меняют внутреннюю структуру под действием лазера. В одном состоянии она упорядоченная, в другом неупорядоченная.
Эти состояния отличаются показателем преломления, то есть свойством материала менять направление света. После лазерного импульса образец сохраняет состояние, поэтому его можно использовать для хранения информации.
«После воздействия лазера образец сохраняет определенное состояние и его можно использовать для хранения информации»
, Григорий Гольцман, главный научный сотрудник Центра компетенций НТИ «Квантовые коммуникации» НИТУ МИСИС.
Что сравнивали исследователи
Для всех пяти составов использовали одинаковую конструкцию волновода. Это позволило сопоставить свойства самих материалов.
Ученые оценивали, насколько сильно материал меняет прохождение света и как быстро происходит такое изменение. Также учитывали размеры ячейки материала на волноводе.
По словам инженера-исследователя НИТУ МИСИС Алексея Проходцова, результат может зависеть от материала волновода и длины лазерного импульса. Поэтому для каждого состава нужна дополнительная настройка.
«Материал нельзя выбирать по одному показателю», отметил Проходцов. При оценке одновременно важны изменение сигнала, скорость переключения и размер ячейки.
Где могут применить технологию
Фотонные чипы могут использоваться для оптических процессоров, ускоряющих матричные умножения. Такие операции лежат в основе обучения и работы нейросетей.
Среди других вариантов применения названы спектральный анализ света для экспресс-диагностики заболеваний, передача данных через оптоволокно и компактные лидары для беспилотных машин.
Технологию также рассматривают для защищенной квантовой связи, оптических датчиков и полностью оптических нейроморфных сетей. Фотонная память должна сохранять записанное состояние без постоянной подачи энергии.
Для практического применения выбранных материалов исследователям еще предстоит проверить долговечность, стабильность работы и сохранение записанного состояния.
Ранее в рамках этой работы ученые сравнивали пять составов на одинаковых волноводах из нитрида кремния. Исследование выполняется в рамках проекта НИТУ МИСИС «Квантовый интернет» по программе «Приоритет-2030». Работа получила поддержку Российского научного фонда и Минобрнауки России.
