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石墨烯+相变材料,助力光子芯片编程能耗降低20倍,逼近理论极限!

 芯闻速递

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在过去的十年中,可编程硅光子集成电路 (programmable silicon photonic integrated circuits,PIC) 从传统的光互连、信号处理等应用逐渐转向光子神经网络、量子信息处理以及光探测等新兴领域。随着 PIC 的扩大,单个光子开关的能耗变得越来越重要。进年来,基于相变材料 (phase change materials, PCM) 的可编程硅光子开关器件因其非易失性的微结构相变和CMOS兼容等优势在光子存储和光子计算等领域大显身手。然而,每次开关编程所需的能量密度较高(每立方纳米数百阿焦),限制了它的进一步应用。

近日,美国华盛顿大学的Zhouran Fang和Arka Majumdar等人展示了一种采用单层石墨烯作为加热元件的电学可重构硅光子平台,并基于Ge2Sb2Te5和Sb2Se3两种PCM分别构筑了宽波段开关(switch)器件和移相(phase shifter)器件。每一次开关所需的能量密度低至8.7 ± 1.4  aJ nm–3,逼近热力学理论极限(~1.2 aJ nm–3),比当前最先进的技术低了二十倍,且具有良好的循环稳定性(>1000次开关循环)。重要的是,这种高效的石墨烯加热元件还可与介电平台(如Si3N4) 兼容,大大推动了非易失性可编程硅光子学的发展。相关工作以“Ultra-low-energy programmable non-volatile silicon photonics based on phase-change materials with graphene heaters”为题发表在《Nature Nanotechnology》上。

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回复芯闻速递:想起巴铁一号,南阳的铝轻电池新能源汽车。他们哪像特斯拉与丰田大众那样,研发生产出来市场成熟的产品。都是造假骗经费的噱头。
回复芯闻速递:在新材料的赛道上,大家的起步是平等的,所以这才是弯道超车,根本不跟你在即将淘汰的工艺上比拼,这是中国人的聪明之处!
回复芯闻速递:我国和欧美在第三代碳基芯片材料的研发方面并没有代差,离研究成功还有很长的路要走,至于应用还需耐心等待。光看标题我以为很快可以打破封锁了呢。
回复芯闻速递: 不要像印度那样,事情还没成就先嚷嚷,在实际应用中并得到验证,那才是成功,那才可以说“弯道超车”!别让人期待太久!
回复芯闻速递:100年后可能是有的,要有耐心吗!只是你能不能坚持到最后,哪是另外一回事了。
回复芯闻速递:纳米技术一直都觉得很神奇的存在,可以把纳米,石墨烯,硅晶体一起结合吗?
回复芯闻速递:应用成熟之后再发表好不好?不要说道路是曲折的,前途是光明的,没用

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