Петербургские физики создали лазер размером 60 нанометров

Команда ученых из СПбГУ, Алферовского университета и МФТИ представила сверхкомпактный лазер для производства фотонных чипов. Устройство размером 60 нанометров позволяет локализовать свет в нанометровом масштабе. Разработка призвана решить проблему интеграции световых источников непосредственно в полупроводниковые кристаллы, что раньше ограничивалось габаритами существующих излучателей.

Новый прибор в несколько раз меньше предыдущих мировых рекордов. Для сравнения: в прошлом году исследователям из ИТМО удалось уменьшить нанолазер до 200 нанометров, тогда как текущая разработка достигает порога в 60 нанометров. Полоса излучения новинки составляет всего 0,15 нанометра — это в пять-десять раз меньше показателей стандартных полупроводниковых аналогов. Такая точность необходима для создания сверхплотных оптических схем и систем биохимического детектирования.

Технологический прорыв стал возможен благодаря сочетанию метода молекулярно-пучковой эпитаксии и использования нитевидных нанокристаллов с квантовыми ямами из нитрида индия-галлия. Физики разместили эти кристаллы на металл-диэлектрической подложке, что позволило формировать плазмон-поляритоны. Главная сложность заключалась в обеспечении идеальной гладкости поверхностей и чистоты активной среды, чтобы избежать лишних примесей в спектре излучения.

Сейчас устройство работает за счет внешнего оптического возбуждения, но инженеры уже планируют переход к электрической накачке. Это позволит напрямую преобразовывать ток в лазерное излучение внутри чипа. В перспективе технология охватит широкий спектральный диапазон: от ультрафиолета для дезинфекции до инфракрасного излучения, используемого в телекоммуникациях. Миниатюризация лазеров также востребована в производстве очков дополненной реальности для улучшения цветопередачи компактных дисплеев.