Pystysuuntaisia lasereita mikropiireille tulostaen

Tulevaisuuden korkean teknologian aloilla, kuten massiivisen tekoälyn nopeassa optisessa laskennassa, kvanttikryptografisessa viestinnässä ja erittäin korkean resoluution lisätyn todellisuuden (AR) näytöissä, nanolaserit – jotka käsittelevät informaatiota valon avulla – ovat saamassa merkittävää huomiota seuraavan sukupolven puolijohteiden ydinkomponentteina.

Korean edistyneen tiede- ja teknologiainstituutin (KAIST) tutkimusryhmä ehdottaa uutta valmistustekniikkaa, joka mahdollistaa nanolasereiden tiheän sijoittamisen puolijohdesiruille.

Konetekniikan laitoksen professori Ji Tae Kimin ja POSTECHin professori Junsuk Rhon johtama yhteinen tutkimusryhmä on kehittänyt erittäin hienojakoisen 3D-tulostustekniikan, jolla voidaan luoda "pystysuoria nanolasereita", jotka ovat avainkomponentti erittäin tiheissä optisissa integroiduissa piireissä.

Näiden ongelmien ratkaisemiseksi tutkimusryhmä kehitti uuden 3D-tulostusmenetelmän pystysuoraan pinotusta perovskiitista. Tämä tekniikka, joka tunnetaan nimellä "ultrahieno sähköhydrodynaaminen 3D-tulostus", käyttää sähköjännitettä näkymättömien mustepisaroiden tarkkaan hallintaan attolitrojen mittakaavassa.

Tämän menetelmän avulla tiimi onnistui tulostamaan pilarinmuotoisia nanorakenteita suoraan ja pystysuunnassa haluttuihin paikkoihin ilman monimutkaisia materiaaleja poistavia prosesseja.

Tämän teknologian ydin on laserin tehokkuuden merkittävä parantaminen tekemällä tulostettujen perovskiittisten nanorakenteiden pinnasta erittäin sileän.

Yhdistämällä tulostusprosessin kaasufaasikiteytystekniikkaan tiimi saavutti korkealaatuisia rakenteita, joissa oli lähes yksikidesuuntainen suuntautuminen. Tämän seurauksena he pystyivät toteuttamaan tehokkaita vertikaalisia nanolasereita, jotka toimivat vakaasti ja minimoivat valohäviön.

Lisäksi tiimi osoitti, että lähetetyn laservalon väriä voitiin säätää tarkasti säätämällä nanorakenteiden korkeutta. Tämän avulla he loivat paljaalla silmällä näkymättömiä laserturvakuvioita, jotka voitiin tunnistaa vain erikoislaitteilla, mikä vahvisti väärennöstenvastaisen teknologian kaupallistamispotentiaalin.

Professori Jitae Kim toteaa yliopistonsa tiedotteessa: "Tämä teknologia mahdollistaa optisten laskennan puolijohteiden suoran ja tiheän toteutuksen sirulle ilman monimutkaista prosessointia. Se nopeuttaa erittäin nopean optisen laskennan ja seuraavan sukupolven tietoturvateknologioiden kaupallistamista."

Aiheesta aiemmin 

Viimeinen puuttuva piifotoniikan pala

Metamolekyylisen metamateriaalin valmistus

Lasereita piisirulle ja hiukkaskiihdyttimiin