Key step reached toward long-sought goal of a silicon-based laser
Scanning transmission electron microscopy (STEM) images of one of the Ge/SiGe heterostructures at different magnifications. The SiGe layers appear darker. Credit: Università Roma Tre, De Seta Group
When it comes to microelectronics, there is one chemical element like no other: silicon, the workhorse of the transistor technology that drives our information society. The countless electronic devices we use in everyday life are a testament to how today very high volumes of silicon-based components can be produced at very low cost. It seems natural, then, to use silicon also in other areas where the properties of semiconductors—as silicon is one—are exploited technologically, and to explore ways to integrate different functionalities. Of particular interest in this context are diode lasers, such as those employed in barcode scanners or laser pointers, which are typically based on gallium arsenide (GaAs). Unfortunately though, the physical processes that create light in GaAs do not work so well in silicon. It therefore remains an outstanding, and long-standing, goal to find an alternative route to realizing a ‘laser on silicon.’
Writing today in Applied Physics Letters, an international team led by Professors Giacomo Scalari and Jérôme Faist from the Institute for Quantum Electronics present an important step towards such a device. They report electroluminescence—electrical light generation—from a semiconductor structure based on silicon-germanium (SiGe), a material that is compatible with standard fabrication processes used for silicon devices. Moreover, the emission they observed is in the terahertz frequency band, which sits between those of microwave electronics and infrared optics, and is of high current interest with a view to a variety of applications.
Make silicon shine
The main reason why silicon cannot be used directly for building a laser following to the GaAs template has to do with the different nature of their band gaps, which is direct in the latter but indirect in the former. In a nutshell, in GaAs electrons recombine with holes across the bandgap producing light; in silicon, they produce heat. Laser action in silicon therefore requires another path. And exploring a fresh approach is what ETH doctoral researcher David Stark and his colleagues are doing. They work towards a silicon-based quantum cascade laser (QCL). QCLs achieve light emission not by electron-hole recombination across the bandgap, but by letting electrons tunnel through repeated stacks of precisely engineered semiconductor structures, during which process photons are emitted.
The QCL paradigm has been demonstrated in a number of materials—for the first time in 1994 by a team including Jérôme Faist, then working at Bell Laboratories in the US—but never in silicon-based ones, despite promising predictions. Turning these predictions into reality is the focus of an interdisciplinary project funded by the European Commission, bringing together a team of leading experts in growing highest-quality semiconductor materials (at the Università Roma Tre), characterizing them (at the Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik in Frankfurt an der Oder) and fabricating them into devices (at the University of Glasgow). The ETH group of Scalari and Faist is responsible for performing the measurements on the devices, but also for the design of the laser, with numerical and theoretical support from partners in the company nextnano in Munich and at the Universities of Pisa and Rome.
As electrons tunnel through the Ge/SiGe heterostructure, they emit light, currently at two slightly different frequencies, due to suboptimal injection in the upper state of the radiative transition. Credit: ETH Zurich/David Stark
From electroluminescence to lasing
With this bundled knowledge and expertise, the team designed and built devices with a unit structure made of SiGe and pure germanium (Ge), less than 100 nanometres in height, which repeats 51 times. From these heterostructures, fabricated with essentially atomically precision, Stark and co-workers detected electroluminescence, as predicted, with the spectral features of the emerging light agreeing well with calculations. Further confidence that the devices work as intended came from a comparison with a GaAs-based structure that was fabricated with identical device geometry. Whereas the emission from the Ge/SiGe structure is still significantly lower than for its GaAs-based counterpart, these results clearly signal that the team is on the right track. The next step will be now to assemble similar Ge/SiGe structures according to a laser design that the team developed. The ultimate goal is to reach room-temperature operation of a silicon-based QCL.
Such an achievement would be significant in several respects. Not only would it, at long last, realize a laser on a silicon substrate, thereby bringing a boost to silicon photonics. The emission of the structure created by Stark et al. is in the terahertz region, for which currently compact light sources are widely missing. Silicon-based QCLs, with their potential versatility and reduced fabrication cost, could be a boon for the large-scale use of terahertz radiation in existing and new fields of application, from medical imaging to wireless communication.
More information:
David Stark et al, THz intersubband electroluminescence from n-type Ge/SiGe quantum cascade structures, Applied Physics Letters (2021). DOI: 10.1063/5.0041327
Citation: Key step reached toward long-sought goal of a silicon-based laser (2021, March 8) retrieved 9 March 2021
from https://phys.org/news/2021-03-key-long-sought-goal-silicon-based-laser.html
This document is subject to copyright. Apart from any fair dealing for the purpose of private study or research, no
part may be reproduced without the written permission. The content is provided for information purposes only.
Daftar Situs Togel Aman dan Terpercaya dengan Deposit Termurah
Selamat datang di situs kami yang aman dan terpercaya dengan deposit paling murah saat ini di indonesia. kami sebagai bandar togel deposit termurah pastinya akan mengutamakan keamanan saat bertransaksi. selain itu berbagai metode pembayaran juga kami sediakan untuk mempermudah anda dan mempercepat transaksi anda. dengan Situs Togel Anda akan merasakan deposit tanpa potongan berapapun, maka dari itu situs ini menjadi pilihan utama bagi seluruh pemain togel online. bagi anda yang masih baru atau pemula kami juga menyediakan panduan bermain togel bagaimana strategi, tips dan trik bertaruh dalam permainan togel online.
Bagi penggemar judi togel online, Situs Togel Terpercaya adalah bandar togel yang menjaga keamanan dan privasi pemain. Dengan promosi menarik seperti welcome bonus, cashback, dan rollingan, pengalaman bermain Anda akan semakin seru. Fitur canggih dan layanan prima begitu juga hadiah terbesar membuatnya menjadi togel ideal di Indonesia. Daftarkan diri Anda sekarang!
Bergabung dengan situs togel deposit pulsa memberikan berbagai keuntungan bagi para pemain togel, terutama dari sisi kemudahan transaksi. Salah satu manfaat utamanya adalah tidak perlu memiliki rekening bank untuk melakukan deposit, sehingga lebih fleksibel bagi pengguna yang ingin bertaruh dengan cepat. Proses deposit via pulsa ini juga relatif cepat dan mudah, memungkinkan pemain untuk mengisi saldo dan menangkan Bo Togel Hadiah 2d 200rb kapan saja tanpa terhambat.
Patch balancing terbaru bikin beberapa karakter underrated jadi overpowered dan meta langsung berubah drastis dalam semalam, daftar hero yang kena dampaknya bisa kamu intip lewat toto slot. Push rank di awal season memang berat karena banyak pemain top turun tier. Tapi justru itu kesempatan bagus buat nguji kemampuan kamu.
Update patch minor ternyata menyentuh banyak aspek gameplay penting yang sering dianggap sepele kalau tidak dibahas di situs toto. Tips mengatur waktu main penting biar game tetap fun. Jangan sampai malah jadi beban harian.
Banyak pemain belum sadar kalau event harian sekarang punya reward tersembunyi yang bisa dibuka melalui toto slot. Pemain lama biasanya langsung ngeh kalau ada perubahan mekanik kecil. Pengalaman main memang nggak bisa bohong.
Peluang Menang Tinggi di Pasaran Toto Macau
Bagi bettor yang mencari pasaran togel dengan peluang menang tinggi, Toto Macau adalah pilihan yang tepat. Pasaran ini menawarkan sistem pengundian yang dilakukan secara rutin dengan hasil yang transparan. Selain itu, keunggulan dari Toto Macau adalah fleksibilitasnya dalam menerima berbagai metode pembayaran, termasuk e-wallet dan transfer bank.
Tidak semua platform judi online bisa memberikan pengalaman bermain yang adil dan transparan. Oleh karena itu, pemain harus lebih cermat dalam memilih tempat bertaruh. Situs Toto telah terbukti sebagai platform yang memiliki regulasi resmi dan menerapkan sistem RNG yang memastikan setiap hasil undian benar-benar acak, sehingga setiap pemain memiliki kesempatan yang sama untuk menang.
Slot Gacor Terbaik Tips Menang Setiap Hari
Slot gacor terbaik adalah mesin slot yang memiliki frekuensi kemenangan tinggi atau sering memberikan payout besar kepada pemain. Untuk meningkatkan peluang menang setiap hari, beberapa tips yang bisa anda ikuti. memahami fitur dan pola permainan Link Slot Gacor, serta memanfaatkan bonus atau promosi yang tersedia. Mengelola emosi dan bermain secara bijak juga dapat membantu menghindari kerugian besar. Terakhir, cobalah untuk bermain pada waktu-waktu tertentu yang dianggap lebih gacor, seperti malam hari, berdasarkan pengalaman dan testimoni para pemain lainnya.
Dengan slot min depo 5k, pemain bisa menggunakan strategi khusus untuk memaksimalkan kemenangan. Salah satunya adalah memilih slot dengan volatilitas rendah agar frekuensi kemenangan lebih sering, meskipun hadiahnya tidak sebesar Slot 5k dengan volatilitas tinggi.
Tahun 2024 menjadi tahun yang menarik bagi penggemar slot Mahjong Ways 2, dengan banyak pemain melaporkan kemenangan besar dari fitur scatter hitam. Rahasianya terletak pada pemahaman tentang frekuensi munculnya scatter dan memanfaatkan bonus free spin yang ditawarkan oleh Mahjong Ways terpercaya. Selain itu, mengikuti promo harian seperti cashback atau free spin dapat meningkatkan modal bermain Anda dan peluang mendapatkan jackpot.
Strategi Bermain Slot Gacor Menggunakan RTP Live Tertinggi
Tidak hanya para pemain profesional, bahkan pemain baru juga mulai menyadari pentingnya RTP live slot. Informasi tentang RTP Slot tertinggi hari ini memungkinkan pemain untuk membuat strategi bermain yang lebih efektif. Slot RTP tertinggi menjadi pilihan utama karena peluang menang yang jauh lebih besar dibandingkan mesin slot dengan RTP rendah.
Keamanan dan kenyamanan adalah dua faktor utama yang membuat Toto Slot begitu diminati. Dengan sistem enkripsi yang canggih, pemain bisa merasa aman saat melakukan transaksi deposit dan penarikan. Selain itu, Toto Slot juga menyediakan layanan pelanggan yang responsif, siap membantu kapan saja jika pemain mengalami kendala.
Slot777 memudahkan pemain untuk meraih kemenangan besar dengan menawarkan berbagai pilihan permainan dari penyedia perangkat lunak terkemuka. Setiap permainan memiliki tema dan fitur menarik, serta tingkat kesulitan yang bervariasi untuk memberikan pengalaman bermain yang seru. Dengan menggunakan teknologi terbaru, Slot777 memberikan pengalaman bermain yang mulus dan tanpa hambatan.
Pantau Live Draw Macau Berkali-Kali Agar Tak Melewatkan Peluang
Tidak jarang pemain memantau Live draw macau beberapa kali dalam sehari, karena setiap sesi memiliki angka yang berbeda dan informasi ini penting agar mereka tidak melewatkan peluang terbaik dalam menentukan kombinasi angka yang potensial.
Nikmati Hiburan Online Praktis Lewat Slot Qris dan Pembayaran Digital
Tren pembayaran digital mendorong perubahan besar di dunia hiburan online, dan kehadiran Slot Qris menjadi solusi modern bagi banyak orang.
Berbagai kalangan pemain mulai membicarakan tentang slot Thailand, karena desain tematiknya yang menarik dan peluang jackpot yang tinggi membuat sesi permainan lebih memikat dan menantang.
Inovasi dalam dunia game online membawa nama slot spaceman ke puncak popularitas, menghadirkan pengalaman unik di mana keberanian pemain diuji dalam setiap loncatan angka multiplier yang semakin tinggi dan mendebarkan.
Stabilitas Server Dan Performa Luar Biasa Dari Situs Sbobet88 Modern
Dalam dunia digital yang serba cepat, keandalan menjadi kunci, dan di sinilah Sbobet88 berhasil membuktikan diri dengan teknologi server stabil yang memastikan pengalaman bermain tanpa lag maupun gangguan teknis sedikit pun.
Banyak pemain belum sadar kalau event ini punya misi rahasia yang dibocorin melalui toto togel. Main bareng teman bikin game jadi lebih seru. Progress juga terasa lebih cepat dibanding solo.
Banyak player belum sadar ada event rahasia yang baru dibuka dan infonya bisa kamu temukan di Situs Togel. Game online yang aktif update biasanya lebih awet dimainkan. Pemain jarang merasa bosan dalam waktu lama.
Event kolaborasi terbaru hadir dengan misi unik yang cuma bisa kamu akses lewat Toto Togel. Banyak player baru mulai masuk sejak update terakhir. Server pun jadi terasa lebih hidup dari biasanya.
Event spesial weekend ini cocok buat yang suka mabar santai, daftar misinya bisa kamu lihat lewat togel. Event kolaborasi bikin konten baru terasa fresh dan beda. Biasanya ada skin limited yang cuma muncul sekali.
Ada quest rahasia yang banyak player belum tahu, bocorannya gue taruh di Bandar Togel. Skin baru muncul dan tampilannya bikin pengen langsung beli. Tapi dompet bilang “nanti dulu” ya wkwk.
Kalau kamu merasa damage kamu kecil terus, mungkin setting kamu belum pas, coba lihat di situs toto. Banyak player baru bingung soal build, padahal bisa belajar dari top rank. Tinggal liat rekomendasi item mereka.