Los láseres de alto rendimiento diminutos que crecen directamente sobre obleas de silicio resuelven el reto industrial de los semiconductores de décadas de antigüedad que, hasta ahora, ha frenado la integración de la fotónica con la electrónica en la plataforma de silicio. Para leer el artículo completo en inglés se puede consultar la página web del American Institute of Physics que se ha hecho eco de esta investigación. SmartLIGHTING ofrece una traducción de los aspectos más importantes.

Según informa el American Institute of Physics (AIP), un grupo de científicos de la Universidad de Hong Kong de Ciencia y Tecnología; la Universidad de California, Santa Bárbara; Sandia National Laboratories y la Universidad de Harvard consiguieron fabricar diminutos rayos láser directamente en el silicio, un gran avance para la industria de semiconductores.

Durante más de 30 años, la red cristalina del silicio y de materiales con láser típicos no se podía unir, por lo que era imposible integrar los dos materiales.

Como los investigadores informaron a la institución AIP, integrando cavidades de sublongitud de onda – los elementos esenciales de sus diminutos rayos láser – en silicio les permitió crear y demostrar los elementos emisores de luz en un chip de alta densidad.

Integración en la plataforma de silicio

Para ello, primero tuvieron que resolver los defectos de la red cristalina del silicio a un punto en el que las cavidades eran esencialmente equivalentes a las que se cultivan en los sustratos de arseniuro de galio (GaAs).

El grupo fue capaz de utilizar el bombeo óptico, un proceso en el cual la luz, en lugar de la corriente eléctrica, bombea electrones de un nivel de energía más bajo en un átomo o molécula a un nivel más alto, para mostrar que los dispositivos funcionan como el láser.

«Poner los láseres en microprocesadores aumenta sus capacidades y permite que se ejecuten potencias mucho más bajas, lo cual es un gran paso hacia la fotónica y electrónica de integración en la plataforma de silicio», dijo el profesor Kei May Lau, del Departamento de Ingeniería Electrónica e Informática, de la Universidad de Hong Kong de Ciencia y Tecnología.

Pero los científicos fueron capaces de superar este problema con «pequeños láseres modo galería susurrante – sólo el 1 micra de diámetro – que son 1.000 veces más corto en longitud y 1 millón de veces más pequeñas en el área de los utilizados actualmente,» dijo Lau.

Aplicaciones

Los láseres se consideran una fuente de luz extremadamente atractiva para las comunicaciones ópticas a través de un chip, procesamiento de datos y aplicaciones de detección química.

«Nuestros láseres tienen muy bajo umbral y se ajustan a los tamaños necesarios para integrarlos en un microprocesador,» señaló Lau señalado. «Y estos pequeños láseres de gran potencia pueden ser cultivadas directamente en obleas de silicio, que es con lo que más fabrican los circuitos integrados (chips semiconductores)».

En cuanto a las aplicaciones de estos láseres, Lau explicó: «La fotónica es el método más eficiente de la energía y rentable para transmitir grandes volúmenes de datos a través de largas distancias. Hasta ahora, las fuentes de luz láser para tales aplicaciones estaban fuera del chip (off chip)”. «Nuestro trabajo permite la integración de láseres en el chip, un componente indispensable, con otros fotónica de silicio y microprocesadores.»

Los investigadores esperan ver esta tecnología emergen en el mercado dentro de los 10 años. El grupo actualmente está «trabajando en los láseres bombeados eléctricamente utilizando la tecnología microelectrónica estándar», dijo Lau.

Fuente: American Institute of Physics (AIP).