Исследователи НИТУ МИСИС, МИЭТ, МПГУ, ВШЭ, РКЦ и НПК «Технологический центр» сравнили пять материалов на основе германия, сурьмы и теллура. Учёные искали составы, которые лучше всего подходят для управления светом прямо на фотонном чипе. В такой микросхеме данные переносят не электроны, а свет.
Все пять составов — фазопеременные материалы. Под действием короткого лазерного импульса они меняют внутреннее устройство: структура становится то упорядоченной (кристаллической), то неупорядоченной (аморфной). Показатель преломления в этих двух состояниях сильно различается, поэтому свет проходит через материал по-разному. Важно и то, что после импульса материал остаётся в новом состоянии. Это позволяет хранить информацию без постоянной подачи энергии, как в энергонезависимой памяти.
Чтобы сравнение было честным, все материалы нанесли на одинаковые волноводы из нитрида кремния. Волновод — это канал, по которому свет идёт внутри чипа. Благодаря этому различия в результатах зависели только от самих материалов, а не от конструкции устройства.
Исследователи оценивали три показателя: насколько сильно материал меняет проходящий сигнал, как быстро он переключается и какого размера должна быть ячейка материала на волноводе. Выяснилось, что состав напрямую влияет на пригодность материала. По словам инженера-исследователя лаборатории фотонных газовых сенсоров НИТУ МИСИС Алексея Проходцова, выбирать по одному показателю нельзя: учитывать нужно все три сразу.
Пока это лабораторное исследование, его результаты опубликованы в журнале Materials Science in Semiconductor Processing.
На таких материалах можно строить фотонную память и оптические нейроморфные сети, то есть вычислительные схемы, устроенные по образцу нейронов. Ещё одно возможное применение — устройства, которые хранят и обрабатывают информацию с помощью света. Работа ведётся в рамках проекта НИТУ МИСИС «Квантовый интернет».
