Nanolazers viitorul tehnologiei și a pieței

Dispozitivele de stocare așteaptă un viitor minunat. Când sistemele laser roșii folosite pentru înregistrarea pe CD-uri sunt schimbate în nanolaser, densitatea înregistrării va crește cu mai mult de o mie de ori. Deja există soluții tehnice care pot oferi acest progres, cazul dezvoltării standardelor. Studiile în această direcție se desfășoară în multe țări, însă cele mai recente realizări serioase sunt legate de numele oamenilor de știință ruși.







nanolasere # 151; acestea sunt nanoheterostructurile semiconductoare, unde prefixul "nano-" vorbește numai de mărime, nanometrul este de 10-9 m. Heterostructura însăși # 151; este în esență un singur cristal, care sunt utilizate pentru a crea două compoziție chimică diferită a materialului: (. vezi Fig.1) un strat semiconductor de străin inserat astfel încât granița dintre diferite materiale este fara defecte. De mult timp a fost considerat imposibil. Acestea sunt cele foarte duble heterostructuri create de Zhores Alferov în 1963.

Fig. 1 Structura de homo- și heterolaser

Progresele suplimentare în dezvoltarea de lasere semiconductoare au fost asociate cu efecte de dimensiuni cuantice în filmele subțiri, deoarece progresul în reducerea indicelui de eficiență cheie, pragul curent, sa oprit efectiv. Acest lucru se datorează faptului că regiunea transportatorilor potențiali din stratul îngust a fost suficient de groasă. Cu toate acestea, dacă acest strat este suficient de subțire, atunci electronul va experimenta interferența (interacționează cu alte fascicule de electroni), ca lumina pe un film subțire pe benzină. În practică, aceasta conduce la o creștere a puterii fluxului luminos al laserului, ceea ce face posibilă utilizarea acestuia în dispozitivele de stocare a datelor. Apariția unor noi proprietăți fizice ale nanolaserului duce la posibilitatea de a înregistra volume mari de informații pe CD.

Piața dispozitivelor de stocare

Creșterea pieței electronice

Sursa: Strategii nelimitate

Amintiți-vă că, la începutul anilor 80, să înregistrați informații despre medii folosind lasere cu lungimea de undă de 850 nm, ceea ce vă permite să scrieți aproximativ 300 MB de informații. În prezent, sunt utilizate laserele roșii cu o lungime de undă de 650 nm și, bineînțeles, cantitatea de informații înregistrate pe mediu a crescut semnificativ # 151; pe un CD obișnuit se poate încadra aproximativ 650 MB. Cu toate acestea, folosind o scală nanometrică, mai mult de 1 TB de informații pot fi scrise pe același disc de dimensiuni CD, care reprezintă mai mult de 1,5 mii de CD-uri cu densitatea de înregistrare utilizată pe scară largă.

După cum se știe, în dispozitivele de stocare mecanică de date de astăzi # 151; discuri magnetice flexibile și rigide, unități optice, discuri magneto-optice, unități de bandă (unități de bandă), dispozitive externe bazate pe hard discuri # 151; Nanolaserii nu sunt încă utilizați, dar, aparent, schimbările nu sunt departe. Acest lucru este, de asemenea, legat în mod direct de dezvoltarea preconizată a televiziunii de proiecție, de o nouă generație de jocuri pe calculator și de o varietate de dispozitive de telecomunicații.

Principalul obstacol în calea producției de înregistratoare la scară nanometrică # 151; standarde nedezvoltate. Cu toate acestea, nu pentru primul an există un consorțiu internațional de companii interesate să rezolve această problemă. În plus, în ciuda costurilor ridicate ale dispozitivelor nanometrice, ele sunt deja fabricate și pot fi achiziționate. Vorbim despre dispozitive laser bazate pe GaN (nitrura de galiu) cu o lungime de undă de 410 nm. Acestea sunt produse de compania japoneză Nichia și au costat aproximativ 2 # 150, 3 mii de dolari fiecare. Acest lucru este destul de scump și în timp ce experții caută modalități de ieftin.







Două abordări pentru creșterea densității pentru mai puțini bani

Puteți crește densitatea înregistrării, pe lângă utilizarea nanometrului, în două moduri # 151; utilizați mai eficienți lasere semiconductoare sau dublează valul de lasere roșii. Ultima abordare a rezolvării problemei # 151; dublarea valurilor # 151; sa arătat bine atunci când folosește, de exemplu, NbLi (niobat de litiu), unde undele se dublează de la 980 la 470 nm. În acest caz, eficiența muncii crește cu 70%.

În același timp, în timpul utilizării laserelor în dispozitivele de înregistrare, prima abordare înlocuiește a doua abordare, iar prima înlocuiește prima abordare # 151; Mai întâi a existat o boom de dublare a frecvenței, apoi au început să dezvolte în mod activ dispozitive bazate pe nitruri, dar, după un timp, au revenit din nou la dublarea frecvențelor. Alternarea abordărilor se datorează în principal rentabilității comerciale a costurilor de producție a acestor dispozitive.

Verticale mai eficiente

Între timp, laserele industriale pe heterostructuri sunt încă "dungate" (vezi figura 2), adică radiația în ele este paralelă cu planul suprafeței (orizontal). În ciuda performanțelor bune ale acestor lasere # 151; o densitate mai mare de putere și disponibilitate pentru producție pe diferite substraturi, # 151; viitorul dispozitivelor de înregistrare este încă în spatele laserelor verticale (lumina se propagă vertical în sus, perpendicular pe plan). Fizica este la fel, dar reflexia ar trebui să fie mult mai mare. Aceste lasere sunt stabile la temperatură, bine integrate, deoarece pot fi foarte mici (până la dimensiuni de microni). În plus, ele sunt destul de ieftine.

O rată de creștere impresionantă a pieței pentru astfel de lasere, variind de la 140% la 200% pe an. Dar avantajul principal este totuși posibilitatea de a crea pe baza lor circuite integrate optoelectronice integrate pe un singur cristal, care, de fapt, va deveni o revoluție. Avantajele practice ale utilizării fasciculelor de radiații de la o scară nanometrică sunt greu de imaginat.

Fig.2 Lasere semiconductoare bazate pe heterostructuri

Benzi:
Lumina se deplasează de-a lungul stratului de ghidaj de undă de-a lungul suprafeței

Putere mare (diafragmă de 12 W, 100 μm). Densitate mare de putere (40 MW / cm2). Dominate pe piață (telecomunicații, etc.).

verticală:
Lumina se ridică

"Un laser vertical funcționează geometric ca o fibră optică ieftină, doar cu o calitate a spectrului ideal, un model de fascicul îngust, o eficiență ridicată, # 151; spune Nikolai Ledentsov, membru corespondent al Academiei de Științe din Rusia, cercetător șef al FTI numit după. AF Ioffe al Academiei de Științe din Rusia. # 151; Puteți crea matricea, aceasta poate fi o mulțime de lasere pentru a pune pe placă, pentru că, de fapt, în lasere, ne confruntăm cu perioada copilăriei, atunci când rulează un singur dispozitiv discret, și tranzistor a amintesc deja de lucru circuite integrate din densitatea de ambalare de până la 108 elemente de pe un cip. " Cu toate acestea, laserele verticale sunt disponibile până în prezent numai pe GaAs (arsenid de galiu).

Laserul vertical deja implementat în domeniul ultraviolet, cel necesar pentru înregistrarea optică. În timp ce aceasta este pomparea optică, au fost obținute rezultate foarte promițătoare prin pomparea curentă (injectabilă). Potrivit lui Nikolai Ledentsov, "aceasta este implementarea unui laser vertical bazat pe material GaN cu bandă largă, în care sunt inserate rânduri de arbori dense de puncte cuantice foarte mici InGaN".

Viitorul dispozitivelor nanometrice: SUA, Europa sau Japonia?

Sursa: Strategia Analytics

Sursa: Strategia Analytics

Dar, recent, situația trece printr-o îmbunătățire semnificativă, deoarece numai pe dezvoltarea nanotehnologiei în bugetul UE alocat aproximativ 1 miliard. Euro, iar finanțarea programului a 6-UE care urmărește dezvoltarea societății tehnologice, sa ridicat la 1,7 miliarde. Euro. În același timp, Japonia rămâne lider în producția de nanometri, urmată de Statele Unite cu o marjă mică.

Este demn de remarcat faptul că liderii de piață moderni nu consideră încă serios nanoscale ca o soluție nouă pentru dispozitivele de stocare de mare capacitate. În special, după cum a raportat CNews.ru în corporația Sony, în nici una din cele 1.700 de companii care fac parte din această exploatație, evoluțiile din domeniul nanometriei nu au fost încă efectuate.







Trimiteți-le prietenilor: