美用迄今最薄半导体造出新型纳米激光器

迄今为止最薄的半导体可以直接平铺在光学腔的顶部。

科学日报北京3月25日电(记者刘霞)美国科学家利用迄今为止最薄的半导体(只有三个原子厚)制造出一种新型纳米激光器，这种激光器不仅能效更高，易于制造，而且与当前的电子设备兼容。研究人员表示，这项研究成果为下一代利用光而非电子传输信息的计算设备的最终生产奠定了坚实的基础。

从医疗到金属切割到电子产品，激光在所有领域都发挥着重要作用。然而，为了满足现代计算、通信、成像和传感的要求，科学家们一直希望制造出尺寸更小、能耗更低的激光系统。由华盛顿大学和斯坦福大学联合开发的纳米激光器使用只有三个原子厚的钨基半导体作为发光“增益材料”，或者将满足上述要求。

负责这项研究的主要负责人吴三丰说:“用于纳米激光的钨基半导体最近才问世。单层钨基分子非常薄，可以有效地发光。科学家已经用它们制造了晶体管、二极管、太阳能电池等等。现在，他们开始制造纳米激光。”

尽管纳米激光很小，肉眼看不到，但它们可以广泛应用于许多领域——从下一代计算设备到可以监控健康状况的植入式微芯片。然而，先前开发的纳米激光器中使用的增益材料要么更厚，要么嵌入捕获光的腔结构中，这使得它们难以制造，并且不容易与电流电路和计算设备完美集成。根据物理学家组织网络3月25日(北京时间)的报道，用于最新纳米激光器的三原子厚的半导体可以直接放置在常用的光学腔中，因此可以有效地与构成激光器的关键元件结合。此外，只需要27毫瓦的电能就能发光，这是非常节能的。

该项研究的共同作者、华盛顿大学电子工程和物理学助理教授阿卡·马约姆达(Aka Majumda)表示，这种新型纳米激光器的另一个优势是易于制造，还可以与电子设备中常见的硅元件一起工作。此外，原子板作为增益材料的使用不仅允许它们被广泛使用，而且更好地控制它们的性质。最新的纳米激光技术使科学家朝着光子计算和短程光通信迈出了重要的一步。接下来，他们计划对激光发射的光的特性进行更深入的研究。

研究人员希望他们能进一步制造电驱动的纳米激光器，这种激光器最终将利用光而不是电子在计算机芯片和主板之间传输信息。当前的信息传输过程可能会导致系统过热，浪费大量的能量。因此，拥有大型数据中心的巨头如脸书、惠普和英特尔都对更节能的解决方案感兴趣。使用光子而不是电子来传输信息消耗较少的能量，并且有望使下一代计算设备突破当前的带宽和能量限制。