Nonostante il tema risulti inedito ai lettori di Tecnodiary2, oggi vi presentiamo uno dei temi più caldi in abito tecnologico, sia sul fronte domestico, sia su quello industriale.
Parliamo delle comunicazioni ottiche, ovvero quelle connessioni che avvengono mediante pulsazioni luminose, all'interno di uno stesso chip, andando quindi a sostituire i normali collegamenti in rame.
La possibilità di realizzare, per esempio, un processore multi-core ove ciascun core possa comunicare con gli altri tramite un collegamento ottico permetterebbe prestazioni maggiori e una migliore efficienza operativa. La chiave di volta per le comunicazioni ottiche intra-chip sarebbe un laser basato sul silicio, che è poi il principale argomento di studio e sperimentazione della silicon photonics.
Attualmente un approccio alle interconnessioni ottiche è la realizzazione di composti semiconduttori laser collegare in seguito al silicio. Intel e Luxtera, per esempio, hanno realizzato sistemi di comunicazione on-chip usando laser ibridi di silicio e fosfuro di indio collegati sul silicio. In realtà, però, la produzione in volumi di dispositivi di questo tipo sarebbe più conveniente e meno difficoltosa, se il laser venisse realizzato direttamente sul silicio.
Un gruppo di ricercatori del Forschungszentrum Jülich (Germania) e del Paul Scherrer Institute di Villigen (Svizzera) ha quindi provato a realizzare un laser di germanio-stagno che può risolvere il problema.
Il germanio e lo stagno, infatti, sono elementi del gruppo IV come il silicio, il che significa che i loro cristalli possono essere fatti crescere direttamente su di esso. Un laser germanio-stagno sarebbe quindi compatibile con i normali processi produttivi applicati al silicio.
(ecco a cosa servivano le lezioni di chimica al primo anno di ingegneria!)
Il germanio ed il silicio non sono tuttavia buoni emettitori di luce, poiché sono caratterizzati da una banda proibita indiretta. Quando gli elettroni del materiale vengono eccitati e cadono negli stati a più bassa energia, l'eccesso viene emesso come calore invece che come luce.
Nell'ambito della ricerca sono già state trovate tecniche per modificare la banda proibita del germanio, drogandolo con fosforo o mettendolo sotto stress meccanico. I ricercatori hanno invece optato, questa volta, per usare lo stagno mettendo a punto un composto con una concentrazione al 10% circa. Il laser è stato quindi realizzato facendo crescere il composto di germanio-stagno su uno strato di germanio che è stato fatto crescere a sua volta direttamente sul wafer di silicio.
I ricercatori hanno quindi realizzato un laser dimostrativo, capace di emettere radiazione luminosa dalla lunghezza d'onda di 3 micrometri. Il laser opera a -183°C ed è alimentato da luce invece che da corrente elettrica. I ricercatori stanno però lavorando per ottimizzare il dispositivo, per realizzarne una versione in grado di operare a temperatura ambiente e alimentato da corrente elettrica.
Tratto intermente da Andrea Bai Categ - Businessmagazine
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