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Qualitatives Wachstum von Halbleiterlasern auf Silizium

26.03.2016

Eine Gruppe von Wissenschaftlern mehrerer britischer Universitäten berichtete über eine neue Technik zum Züchten eines hochzuverlässigen Halbleiter-Quantenpunktlasers auf einem Siliziumsubstrat. Die Entwicklung zielt auf die Entwicklung der Silizium-Photonik – die Integration von Lasern und optischen Schnittstellen in Mikroschaltkreise. Die Vermeidung von Datenübertragungen über Kupferverbindungen spart Verbrauch und beschleunigt den Informationsaustausch auf dem Chip. Und das Koppeln mit externen optischen Kanälen wird einfacher.

Ein ernsthaftes Hindernis für die kommerzielle Umsetzung der Technologie zum Züchten von Halbleiterlasern auf Silizium war eine erhebliche Anzahl von Defekten im Kristallgitter am Übergangspunkt von Silizium zum Laser. Zur Verdeutlichung: Heutzutage wird für einen Laser üblicherweise eine Kombination aus Galliumarsenid und Indiumarsenid (Metalle der Gruppen III-V des Periodensystems von Mendelejew) verwendet. In dieser Hinsicht wurde nichts Neues vorgeschlagen. Britische Wissenschaftler sind zudem nicht die ersten, die für defektfreies Laserwachstum die Verwendung einer zuvor auf einem Siliziumwafer abgeschiedenen Zwischenschicht vorschlagen – die sogenannte Nukleationsschicht.

Die Entdeckung liegt darin, dass ein Keimblatt mit qualitativ praktischen Eigenschaften vorgeschlagen wird. Auf diese Weise gewachsene experimentelle 1,3-μm-Lasertests zeigten die Stabilität der Leistung auch bei Erwärmung auf 120 Grad Celsius. Es wird behauptet, dass der Laser bei einer Betriebsleistung von 105 mW mehr als 100 Stunden bis zum Ausfall betrieben werden kann. Das sind ungefähr 11 Betriebsjahre, was für kommerzielle Geräte ausreicht.

In traditionellen Telekommunikationsgeräten haben sich Laser mit einer Wellenlänge von 1,3 µm (1300 nm) bewährt. Es wird erwartet, dass sie sich auch in der Silizium-Photonik zeigen können. In einer neuen Forschungsstufe werden Wissenschaftler lernen, Laser mit unterschiedlichen Wellenlängen herzustellen und in Mikroschaltkreise zu integrieren.

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Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

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Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Terminator-Skin 06.02.2018

Wissenschaftler der University of Colorado haben eine neue Art von flexibler, selbstheilender und vollständig recycelbarer „elektronischer Haut“ entwickelt, deren Anwendungen von der Robotik und Prothetik bis zu den fortschrittlichsten biomedizinischen Geräten reichen.

Die Haut hat eingebaute Sensoren, um Druck, Temperatur, Feuchtigkeit und Luftstrom zu messen, sagt Assistenzprofessor Jinliang Xiao, Leiter der Chemieabteilung der Universität, Wei Zhang. Darüber hinaus hat die Entwicklung mehrere charakteristische Eigenschaften, sagt er. Hergestellt aus einem neuen Polymertyp namens Polyimin und beschichtet mit Silber-Nanopartikeln, weist es eine überlegene mechanische Festigkeit, chemische Stabilität und elektrische Leitfähigkeit auf.

„Das Einzigartige hier ist, dass die von uns verwendete Polyimin-Chemie es dem E-Leder ermöglicht, sich einerseits selbst zu heilen und bei Bedarf bei Raumtemperatur vollständig zu recyceln“, sagt Prof. Xiao. "Angesichts von Millionen Tonnen Elektroschrott, die jedes Jahr weltweit anfallen, ist die Recyclingfähigkeit unserer E-Skin eine gute wirtschaftliche und ökologische Lösung."

Viele Menschen kennen den Film „Terminator“, in dem die Haut des Hauptschurken des Films „heilt“, nachdem er zerquetscht, zerschmettert oder von einer Kugel getroffen wurde, sagt Xiang. Im wirklichen Leben sieht es weniger aufregend aus - die Heilung von geschnittener oder gebrochener elektronischer Haut, einschließlich Sensoren, wird mit einer Mischung aus drei handelsüblichen Verbindungen auf Ethanolbasis durchgeführt.

Ein weiterer Vorteil der neuen Elektronik ist, dass sie problemlos auf gekrümmten Oberflächen wie Menschen- und Roboterarmen eingesetzt werden kann.

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