Компьютерра - Журнал «Компьютерра» № 19 от 23 мая 2006 года

Пока о сроках выхода новой технологии на рынок не идет и речи. Да и квантовая эффективность прототипа, то есть относительное число идущих в дело фотонов, всего десять процентов (у обычных матриц квантовая эффективность достигает сорока процентов). — Г.А.

Еще один шаг на пути к интеграции оптических компонентов в кремниевые чипы сделан в Датском техническом университете. Ученым впервые удалось изготовить эффективный электроннооптический переключатель на основе «напряженного кремния» (strained silicon).

Свет, как известно, гораздо лучше подходит для передачи информации, чем электрический ток. Но основа современных чипов — кремний уже в силу своей структуры не очень-то годится для работы со светом. Несмотря на успехи в создании кремниевых лазеров и переключателей, до практических приложений пока еще далеко.

Быстрые оптические переключатели обычно используют так называемый электрооптический эффект, при котором показатель преломления материала изменяется под действием внешнего электрического поля. К сожалению, в кремнии из-за симметрии его кристаллической решетки этот эффект отсутствует. Но теперь ученые нашли способ нарушить ненужную симметрию. Для этого на кремниевый оптический волновод сверху наращивают тонкий слой нитрида кремния Si3N4. Этот слой растягивает кристалл с одной стороны, нарушая его симметрию. Если теперь к расположенному над нитридом кремния изолированному электроду приложить напряжение как к затвору полевого транзистора, то показатель преломления волновода заметно изменится.

Теперь уже нетрудно изготовить оптический переключатель. Для этого кремниевый волновод раздваивают, а затем вновь объединяют, получая миниатюрный интерферометр Маха-Цендера. Если его плечи одинаковы, то свет проходит через интерферометр без ослабления. Но если показатель преломления одного из двух волноводов изменить описанным выше способом так, чтобы волны на выходе были в противофазе, то свет не пройдет. Эффективность работы интерферометра можно увеличить, добавив в волновод фотонный кристалл, который нетрудно изготовить, вытравив в плоском слое растянутого с одной стороны кремния регулярный набор дырок.

Ученым удалось выполнить ряд экспериментов, подтверждающих работоспособность новой концепции. Все образцы были изготовлены по стандартной CMOS-технологии «кремний на изоляторе», а в экспериментах использовался инфракрасный свет с длиной волны около полутора микрон, стандартной для оптических систем. И хотя электрооптический эффект в растянутом кремнии все же более чем на порядок слабее, чем в лучших кристаллах вроде ниобата лития, авторы считают, что простота и дешевизна кремниевой технологии заведомо компенсирует этот недостаток. — Г.А.

Важных результатов добились химики из Монреальского университета. Им удалось создать эластичный, прочный, хорошо проводящий прозрачный электрод для гибких экранов компьютерных мониторов, телевизоров и разнообразных мобильных устройств на основе органических светодиодов.

Любой светодиод должен иметь, по крайней мере, два электрода. Одним из них служит подложка, а другой должен быть прозрачным. Сегодня в качестве прозрачного электрода обычно используется тонкая пленка оксида индия олова. Однако она слишком хрупка и не годится для гибких экранов. Достойную замену ей пока найти не удавалось, что препятствовало использованию перспективных гибких экранов из органических светодиодов.

Канадские ученые решили использовать в прозрачном электроде углеродные нанотрубки, известные своей прочностью, гибкостью и прекрасной электропроводностью. Но ведь углеродные агрегаты непрозрачны? Тем не менее с помощью процедуры, похожей на технологию изготовления бумаги, исследователи сумели изготовить из нанотрубок проводящий слой толщиной всего несколько десятков нанометров, который хорошо пропускает свет.

Гибкий электрод из нанотрубок оказался столь удачным, что его заманчиво применить и вместо подложки в качестве второго электрода. Так можно изготовить гибкие экраны, излучающие сразу с двух сторон. Пока, правда, не очень понятно, как можно использовать такие мониторы. Если кинофильм или фотографию смотреть с другой стороны еще можно, то читать текст задом наперед вряд ли кто-то захочет. Впрочем, органические светодиоды планируют применять и в осветительных приборах, и тут, возможно, двухсторонние гибкие плоские лампы окажутся очень кстати. — Г.А.