登录
 机构网站
  1. 首页
  2. 情报产品
  3. 快讯详情

《Texas ECE研究人员开发了创建二维材料激光的方法》

  • 来源专题：集成电路
  • 编译者： Lightfeng
  • 发布时间：2019-12-15

  • 半导体激光器的出现彻底改变了我们发送、接收和存储信息的方式。二维材料是一种新的材料平台，具有许多潜在的应用，例如未来电子或光学技术中的柔性、透明、紧凑组件。Texas ECE的研究人员现在已经发现了一种创建二维激光的方法。

    由Emanuel Tutuc博士指导的ECE博士生Will Burg证明，通过堆叠两个不同的半导体层，在层之间精确控制零度扭曲角，可以实现二维激光。这两层放置在显微光栅上，该光栅捕获入射光并激发各层中的激光。这项工作代表了二维激光的概念证明，它比目前的激光技术更紧凑，并且可以与现有材料系统更好地集成。

    这项研究是密歇根大学与Eunice Paik、Long Zhang合作研究，已发表在《自然》杂志上。

    该演示是使用原子级薄的二维异质结构创建新型更高效、紧凑集成半导体激光器的第一步。 Burg和Tutuc希望使用不同的2D异质结构集成电控制以优化载流子动力学实现更有效的激光发射，涵盖不同的波长，调谐和调制激光输出以及探索多体现象。

    Will Burg是德克萨斯大学奥斯汀分校电气与计算机工程系和微电子学研究中心的博士研究生。在2015年加入德克萨斯ECE之前，他获得了堪萨斯大学的学士学位。

    伊曼纽尔·图图克（Emanuel Tutuc）在德克萨斯大学奥斯汀分校电气与计算机工程系获得电气工程学学士学位，他于2016年当选为美国物理学会（APS）会员。

38浏览量
原文链接
相关报告

  • 《二维材料多值光学存储器的研制》
    • 来源专题：集成电路
    • 编译者：shenxiang
    • 发布时间：2020-09-14
    • 日本国家材料科学研究所（NIMS）开发了一种存储设备，能够使用光输入值和电压输入值存储多个值。这种由层状二维材料构成的装置能够以光学方式控制储存在这些层中的电荷量。该技术可用于显著提高存储器件的容量，并可应用于各种光电器件的开发。 存储信息的存储设备（如闪存）在当今的信息社会中扮演着不可或缺的角色。在过去的20年里，这些设备的记录密度大大增加。随着物联网技术在不久的将来被广泛采用，人们希望加快开发速度更快、容量更大的存储设备。然而，目前通过硅微加工提高存储容量和能源效率的方法即将达到极限。因此，具有不同工作原理的存储设备的开发一直在等待。 为了满足预期的技术需求，研究团队开发了一种由层状二维材料组成的晶体管存储器件，包括用作沟道晶体管的半导体二硫化铼（ReS2）、用作绝缘隧道层的六方氮化硼（h-BN）和用作浮栅的石墨烯。该装置通过以类似于传统闪存的方式将电荷载流子存储在浮栅中来记录数据。当光照时，ReS2层中的空穴电子对容易被激发。这些对的数量可以通过改变光的强度来调节。研究小组成功地创造了一种机制，当电子再次与石墨烯层中的空穴耦合时，石墨烯层中的电荷量逐渐减少。这一成功使该装置能够作为一个多值存储器运行，能够通过光和电压的联合使用有效地分阶段控制存储的电荷量。此外，这种装置可以通过最大限度地减少电流泄漏来高效地运行能源，这一成果是通过将二维材料分层，从而在原子水平上使它们之间的界面变得平滑。 该技术可用于显著提高存储设备的容量和能效。它也可以应用于各种光电器件的开发，包括光学逻辑电路和高灵敏度的光传感器，能够通过光和电压的结合来控制存储在其中的电荷量。 论文信息：Bablu Mukherjee et al. Laser‐Assisted Multilevel Non‐Volatile Memory Device Based on 2D van‐der‐Waals Few‐Layer‐ReS 2 /h‐BN/Graphene Heterostructures, Advanced Functional Materials (2020) 论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202001688
    71浏览量
    原文链接

  • 《研究人员首次展示了全超材料光学气体传感器》
    • 来源专题：可再生能源
    • 编译者：pengh
    • 发布时间：2019-10-08
    • 研究人员开发出第一种完全集成的非色散红外（NDIR）气体传感器，该传感器由专门设计的合成材料（称为超材料）实现。 传感器没有移动部件，操作所需的能量很少，是有史以来最小的NDIR传感器之一。 该传感器非常适用于新的物联网和智能家居设备，旨在检测和响应环境变化。它还可以用于未来的医疗诊断和监测设备。 解释这些结果的论文将于9月15日至19日在美国华盛顿特区举行的光学+激光科学前沿（FIO + LS）会议上发表。 “我们的传感器设计将简单性，坚固性和高效性结合在一起。使用超材料，我们可以省略NDIR气体传感器，介质滤波器的主要成本驱动因素之一，同时减少设备的尺寸和能耗，”Alexander Lochbaum说道。瑞士苏黎世联邦理工学院电磁场研究所，论文的第一作者。 “这使传感器可用于汽车和消费电子等大批量，低成本市场。” NDIR传感器是商业上最相关的光学气体传感器类型之一，用于评估汽车尾气，测量空气质量，检测气体泄漏并支持各种医疗，工业和研究应用。新型传感器体积小，成本低，能耗低，为这些和其他类型的应用开辟了新的机会。 缩小光学路径 传统的NDIR传感器通过在腔室中通过空气照射红外光直到其到达检测器来工作。 位于探测器前方的滤光器消除了除特定气体分子吸收的波长以外的所有光，使得进入探测器的光量表明该气体在空气中的浓度。 尽管大多数NDIR传感器都测量二氧化碳，但不同的滤光片可用于测量各种其他气体。 近年来，工程师用微机电系统（MEMS）技术取代了传统的红外光源和探测器，微机电系统是机械和电信号之间的桥梁。 在这项新工作中，研究人员将超材料集成到MEMS平台上，以进一步实现NDIR传感器的小型化，并显着增强光程长度。 设计的关键是一种超材料，称为超材料完美吸收体（MPA），由复杂的铜和氧化铝层状排列组成。由于其结构，MPA可以吸收来自任何角度的光。为了利用这一点，研究人员设计了一种多反射单元，通过多次反射红外光来“折叠”红外光。这种设计允许将约50毫米长的光吸收路径挤压到仅5.7×5.7×4.5毫米的空间中。 传统的NDIR传感器需要光线通过几厘米长的腔室以检测极低浓度的气体，而新设计优化了光线反射，以便在半个半厘米长的腔体内实现相同的灵敏度。 一种简单，坚固且低成本的传感器 通过使用超材料进行有效的滤波和吸收，新设计比现有传感器设计更简单，更稳健。其主要部件是超材料热发射器，吸收单元和超材料热电堆检测器。微控制器周期性地加热加热板，使超材料热发射器产生红外光。光传播通过吸收室并由热电堆检测。然后微控制器从热电堆收集电子信号，并将数据流传输到计算机。 主要能量需求来自加热热发射器所需的功率。由于热发射器中使用的超材料的高效率，该系统在比以前的设计低得多的温度下工作，因此每次测量所需的能量更少。 研究人员使用它来测量受控气氛中不同浓度的二氧化碳，测试了该设备的灵敏度。 他们证明，它可以检测二氧化碳浓度，其噪音限制分辨率为23.3份，与商用系统相当。 然而，为了做到这一点，传感器每次测量仅需要58.6毫焦耳的能量，与市售的低功率热NDIR二氧化碳传感器相比减少了约五倍。 “我们首次实现了集成的NDIR传感器，它完全依赖于超材料进行光谱过滤。应用超材料技术进行NDIR气体传感，使我们能够从根本上重新思考传感器的光学设计，从而实现更加紧凑和坚固的设备，” 洛克鲍姆说。  
    208浏览量
    原文链接