Wetenschappers van de Universiteit van Californië in Berkeley hebben een manier gevonden om nanolasers op silicium te ‘kweken’. Dat meldt de universiteit in een persbericht. De onderzoekers verwachten dat dit een doorbraak kan betekenen in de ontwikkeling van onder andere cpu’s.

Data versturen met licht

Door data te versturen met behulp van licht is het namelijk mogelijk om processors nog sneller te maken. Met de huidige techniek zou de elektronische overdracht uiteindelijk de beperkende factor zijn. De wetenschappers zien optische verbindingen tussen computerchips maar ook binnen chips als oplossing voor dat knelpunt.

Omdat silicium, het materiaal waar processors en andere chips van worden gemaakt, zeer slecht is in het genereren van licht, hebben de wetenschappers gekozen voor een ander soort materiaal. Zij gebruiken nu III-V halfgeleiders om lichtopwekkende componenten te creëren.

Niet-passende puzzelstukjes

Het gebruik van dat soort halfgeleiders leidt echter wel weer tot een ander probleem. Zo gaan de atomische structuren van III-V en silicium niet goed samen. “III-V halfgeleiders integreren op silicium is als twee niet-passende puzzelstukjes in elkaar steken”, stelt onderzoeker Roger Chen. “Het kan, maar het materiaal raakt beschadigd als je het doet”.

Daarom gebruiken de wetenschappers nanotechnologische structuren die ‘nanopilaren’ genoemd worden. De kern van deze nanopilaren is in dit geval van indiumgalliumarsenide (InGaAs). De buitenkant is gemaakt van galliumarsenide. Hiermee is het mogelijk om een bijna infrarood laserlicht op kamertemperatuur te produceren.

Schema

Zelfde fabrieken als huidige chips

Door de techniek van de Amerikanen is het mogelijk om de laserprocessors te maken in dezelfde fabrieken als waar nu chips worden geproduceerd. Daardoor heeft de techniek een goede kans om te overleven buiten het laboratorium. De productie van de chips gebeurt op zo’n 400 graden Celsius. Dat lijkt hoog, maar bij eerdere experimenten lag dat op zo’n 700 graden. Die laatste temperatuur zou de elektronica beschadigen.

De techniek om de nanolasers op chips van silicium te kweken is compatible met de CMOS (complementary metal oxide semiconductor) techniek die momenteel wordt gebruikt om geïntegreerde schakelingen (of, meer courant: IC’s) te maken.

Behalve voor de rekenkracht van processors kan de doorbraak van de Amerikanen ook een revolutie betekenen op andere gebieden, zoals bijvoorbeeld biochemische sensoren. De wetenschappers willen de karakteristieken van de lasers nog verbeteren en ze uiteindelijk elektronisch kunnen besturen om zo een “krachtig huwelijk” tussen elektronische en opto-elektronische aparaten te bewerkstelligen.