Valosignaali saa lisävoimaa nanokoon vahvistimesta

Aalto-yliopiston tutkijat onnistuivat parantamaan merkittävästi datan etenemistä mikrosirun sisällä yhdessä ranskalaisen Université Paris-Sud-yliopiston tutkijoiden kanssa. Valosignaalin nopea vaimeneminen mikrosirun sisällä on aiemmin estänyt valon käyttöä informaatiosignaalin lähteenä.

Aalto-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet yhteistyössä ranskalaisen tutkijoiden kanssa nanokoon vahvistimen, jonka avulla mikrosirun sisällä kulkeva valosignaali kulkee alusta loppuun saakka hyvin vahvana.

Tuoreessa Nature Communications -tiedelehdessä julkaistussa tutkimuksessa tutkijat osoittivat, että signaalin häviötä voidaan pienentää merkittävästi, kun dataa siirretään mikrosirun sisällä esimerkiksi yhdestä prosessorista toiseen.

Tutkimuksessa hyödynnettiin Micronovan puhdastiloja ja suomalaisen Beneq:n ALD-laitteita.. Kuvassa tohtorikoulutettava John Rönn. Kuva: Antti Matikainen.

’’Elektroniikan keinoin suorituskyvyn kasvattaminen alkaa olla erittäin hankalaa, mistä syystä fotoniikasta haetaan vastauksia”, tohtorikoulutettava John Rönn kertoo. Valo on hänen mukaansa  sähköä energiatehokkaampi ja nopeampi tapa siirtää dataa.

Tutkijat onnistuivat läpimurrossaan käyttämällä suomalaista ALD-atomikerroskasvatusmenetelmää. Tutkijoiden mukaan menetelmä on ihanteellinen myös erilaisten mikropiirien prosessointiin, sillä se on jo osa mikroprosessoreiden valmistusta.

Atomikerroskasvatusmenetelmää on tähän mennessä käytetty lähinnä elektroniikan sovelluksiin. Nyt julkaistu tutkimus kuitenkin osoittaa, että sovelluskohteita on myös fotoniikassa. Fotoniikan kehittymisessä on tärkeää, että uudet komponentit toimivat myös sähkön kanssa, eli elektroniikassa.

”Pii-alkuaine on elektroniikan keskeinen materiaali, ja siksi se on mukana myös valovahvistimessa yhdessä erbium-alkuaineen kanssa”, Rönn kertoo.

Nykyisiä yhdistelmäpuolijohteita, joita käytetään esimerkiksi LED-teknologiassa, voidaan myös käyttää tehokkaasti valon vahvistamiseen. Suurin osa yhdistelmäpuolijohteista ei kuitenkaan ole yhteensopivia piin kanssa, mikä on ongelma massatuotannon kannalta.

Tutkimus osoitti, että valosignaalia voidaan todennäköisesti vahvistaa kaikenlaisissa rakenteissa, eikä mikrosirun rakenteen tarvitse olla tietynlainen. Tulosten perusteella atomikerroskasvatusmenetelmä osoittautui erittäin lupaavaksi mikrosirussa tapahtuvien prosessien kehittämiseen

Ensimmäiset sovellusmahdollisuudet ovat nanolasereissa, sekä datan lähettämisessä että vahvistamisessa. Silti tarvitaan edelleen lisää rakenteita, jotta valo voi täysin korvata sähkön datansiirtojärjestelmissä.”, sanoo Aalto-yliopiston elektroniikan ja nanotekniikan laitoksen professori Zhipei Sun.

Lisää: Tutkimusartikkeli Nature Communications-tiedelehdessä (LINKKI)

Kuvituskuva: Shutterstock

Tärkeimmät teknologiauutiset kätevästi myös uutiskirjeenä! Tilaa (LINKKI)

LUE – UUTTA – LUE – UUTTA – LUE – UUTTA

Uusi ammattilehti huipputekniikan kehittäjille – Lue ilmaiseksi verkosta!