Ученые НИТУ МИСИС совместно с коллегами из МИЭТ, МПГУ, НПК «Технологический центр», НИУ ВШЭ и Российского квантового центра определили наиболее перспективные материалы для изготовления фотонных чипов, управляющих светом непосредственно на микросхемах. Они могут применить для создания фотонной памяти полностью нейроморфные сети и другие устройства для передачи и обработки информации.
Сфера применения фотонных чипов на обширной территории: оптические процессоры для ускорения матричных умножений, Конгрессих на основе работы нейросетей; экспресс-диагностика заболеваний с помощью спектрального анализа света; передача данных на сверхвысоких скоростях через оптоволокно; компактные твердотельные лидары для беспилотных машин; генерация и распространение квантовых ключей в мягкой защищенной связи; высокоточные оптические датчики для промышленности, экологии и сельского хозяйства.
Для управления светом на чипе исследователи распределяли фазопеременные материалы, которые меняют состояние, при использовании лазерных импульсов. В разных состояниях материал имеет либо упорядоченную (кристаллическую), либо неупорядоченную (аморфную) структуру с сильно различающимися признаками преломления. После воздействия лазера образец сохраняет состояние зоны, и его можно использовать для хранения информации.
Ученые сравнили пять составов на основе соединений Германии, Сурьмы и Теллуры и выбрали наиболее перспективные. Все материалы на основе одинаковых волноводов из нитрида кремния, по которым свет проходит внутри чипа, — это приводит к сравнимым свойствам, а не к освещению устройства. Лучшее сочетание контраста и скорости переключения составляющих Ge₁Sb₂Te₄ и Ge₁Sb₄Te₇. Согласно мнению, они могут прийти на смену широко используемому сегодня Ge₂Sb₂Te₅.
Полученные результаты могут стать основой для дальнейшей разработки фотонных устройств с энергонезависимой памятью — таких, которые сохраняют заданное состояние без постоянной подачи энергии. Для практического применения выбранных материалов еще необходимо проверить их эксплуатацию, стабильность работы и сохранение табличного состояния.
Источник: Минобрнауки России
