Разработана теория применения графена для ускорения фотонных интегральных схем

Фото из открытых источников

Специалистами Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского (ННГУ) разработана теория трансформации световых волн в графене, который считают перспективным материалом для новых быстродействующих фотонных интегральных схем (ФИС), которые используются в микроэлектронике и наноэлектронике. Об этом рассказала пресс-служба Министерства науки и высшего образования РФ, ставшего куратором исследования.

В сравнении с привычными электронными интегральными схемами ФИС обладают более высокой энергоэффективностью и скоростью работы. Главной сложностью при создании ФИС остаётся необходимость располагать на микрочипе разные устройства, требующие своих отдельных материалов.

Во всем мире ведётся поиск новых материалов, способных увеличить быстродействие ФИС. Одними из самых перспективных считают микроволноводы (каналы для распространения световых волн) на базе графена (слоя атомов углерода толщиной в один атом).

Сообщение рассказывает, что специалисты кафедры общей физики радиофизического факультета ННГУ разработали теорию преобразования световых волн, которые распространяются по поверхности графена при изменении во времени концентрации электронов в этом материале. Здесь, в отличие от более ранних работ, в точности удалось учесть взаимодействие электронов со световым полем. Одним из итогов работы стало опровержение ранее предсказанной вероятности усиления световых волн при изменении концентрации электронов.

В 2018 году уже были сделаны две попытки, группами ученых из США и Бельгии, теоретически описать преобразование световых волн на поверхности графена. Но обе работы, как удалось доказать ученым ННГУ, исходили из неверного предположения о поведении магнитного поля световой волны при резком подъёме содержания электронов в графене.

В итоге, западными исследователями был предсказан эффект усиления света (роста энергии световой волны), но согласно теории ученых ННГУ, подобного эффекта нет (энергия волны всегда уменьшается). На практике это означает, что нельзя надеяться на усиление световых волн при изменениях содержания электронов в графене, требуются иные методы усиления.