Графеновый фотодетектор интегрируется в компьютерную микросхему

В настоящее время большинство информации передается с помощью света – например, через волоконно-оптические кабели. Однако компьютерные чипы работают электронным способом. Поэтому фотоны, передаваемые между оптической магистралью передачи данных и интегральными схемами, должны преобразовываться в электроны с использованием фотодетекторов.

Ученые из Венского технологического университета объединили графеновый фотодетектор со стандартной кремниевой микросхемой. Он может преобразовывать свет всех важных частот, используемых в телекоммуникациях, в электрические сигналы. Результаты научного исследования были опубликованы в журнале “Nature Photonics”.

Научное сообщество и промышленность возлагают большие надежды на использование графена. Материал, который состоит из одиночного уровня атомов углерода, располагаемых в шестиугольном порядке, имеет необычные свойства.

Два года назад, команда исследователей во главе с Томасом Мюллером (Thomas Müller) (Институт фотоники, Венский технологический университет) продемонстрировала, что графен идеально пригоден для преобразования света в электрический ток.

“Существует множество материалов, которые преобразуют свет в электрические сигналы, однако графен позволяет выполнять это преобразование быстрее всех”, заявил Томас Мюллер. Поэтому графен, вероятнее всего, будет самым востребованным материалом для передачи большого объема данных за короткий период времени.

“Узкий волновод диаметром около 200 - 500 нанометров передает оптический сигнал на графеновый слой. Здесь свет преобразуется в электрический сигнал, который далее обрабатывает в микросхеме”, объяснил Томас Мюллер.

До этого были попытки интегрировать фотодетекторы, изготовленные из других материалов (таких как германий) непосредственно в микросхему. Однако такие материалы могут обрабатывать свет только с определенной длиной волны.

Графеновый фотодетектор не только очень быстро работает, но и может быть очень компактным устройством. 20 000 детекторов могут вместиться на одной микросхеме с площадью поверхности один квадратный сантиметр. Теоретически, микросхема сможет передавать данные через 20 000 различных информационных каналов.

“Данные технологии не только важны для передачи данных на большие расстояния. Передача оптических данных становится все более востребованной для самих компьютеров”, заявил Мюллер.

Там, где большие кластеры вычислительных машин одновременно работают с большим количеством процессорных ядер, между ними происходит передача большого количества информации. Поскольку графен позволяет быстро переключаться между оптическими и электрическими сигналами, эти данные могут передаваться оптически. Это ускорит обмен данными и позволит значительно снизить потребление электрической энергии.

Источник новости