Ученые консорциума Центра компетенций НТИ «Фотоника» из Алферовского университета создали нитевидные нанокристаллы на основе фосфида галлия. Разработанный элемент повысит стабильность работы фотонных интегральных схем (ФИС) и снизит оптические потери сигналов. Как отмечают ученые, их разработку можно использовать и в перестраиваемых лазерах, датчиках давления и перемещения, и в наногенераторах. Результаты исследования опубликованы в журнале Nano Letters.
«Фосфид галлия обладает высоким показателем преломления света и высокой степенью прозрачности в оптическом диапазоне, то есть применение волноводов из фосфида галлия позволит повысить эффективность нанофотонного чипа за счет уменьшения оптических потерь, связанных с поглощением. Кроме того, в работе продемонстрирована высокая механическая прочность нитевидного нанокристалла, которая позволяет значительно изгибать его, что облегчит разводку волновода на чипе», – комментирует профессор кафедры Физики и технологии наногетероструктур, заведующий лабораторией Возобновляемых источников энергии СПбАУ РАН им Ж.И Алфёрова Иван Мухин.
Ученые отмечают, что создаваемые нанонити выдерживают высокие нагрузки. Разработанные элементы выдерживают деформации до десяти гигапаскалей. Это позволяет использовать напряженные нитевидные нанокристаллы в качестве волноводов, а также предотвращает их поломки при механическом воздействие.
Кроме того, ученые разработали метод, который повышает точность проектирования структуры для нанофотоники. Разработанная авторами модель позволяет по форме спектра восстановить характер внутренней локализации электромагнитного поля в сечении нанонити с нанометровой пространственной точностью, что увеличит на порядки точность работы ФИС.
«В разработанном методе показано, что изгиб волновода не приводит к серьезному повышению оптических потерь, связанных с нарушением полного внутреннего поглощения. Основной результат заключается в том, что мы предложили метод, позволяющий измерить и предсказать важную характеристику такого волновода – внутреннее распределение электромагнитного поля по его сечению. Это облегчит проектирование геометрии волновода, отвечающей максимальной эффективности передачи сигнала в нанофотонном чипе», – комментирует младший научный сотрудник лаборатории Возобновляемых источников энергии СПбАУ РАН им Ж.И Владислав Шаров.
Обнаруженные свойства нанонитей на основе фосфида галия открывают новые возможности для создания ФИС, с повышенной эффективностью и малыми оптическим потерями. Как отмечают ученые, это позволит сформировать новый пул устройств на оптических элементах, применимых в беспилотниках, оптических компьютерах и лазерах.
