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ELETTRONICA/ Se si sforza, il germanio diventa laser (per Pc più veloci)

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"ponti" di germanio (Paul Scherrer Institute)  "ponti" di germanio (Paul Scherrer Institute)

L’idea che applicando una deformazione adeguata il germanio possa diventare una materiale laser circola già da qualche anno e altri gruppi ci stanno lavorando, in primis il Mit di Boston e l’università californiana di Stanford. Però finora erano stati applicati livelli di forza molto più bassi nessuno era arrivato a valori così elevati.

Nell’articolo che abbiamo pubblicato su Nature Photonics non viene ancora descritto un laser al germanio ma c’è la presentazione di un metodo efficace per poter applicare sforzi sufficienti a permettere il passaggio del germanio alla condizione di emettitore laser. La pubblicazione dell’articolo è di fatto il riconoscimento del valore di tale metodo.

Come si è sviluppata la collaborazione tra i vostri gruppi?

La ricerca vede coinvolti tre gruppi: due istituti svizzeri - il Paul Scherrer Institute, dove opera il coordinatore del progetto Hans Sigg, e il Politecnico Federale di Zurigo - e il Politecnico di Milano (sede Como). Abbiamo in pratica quattro tipi di competenze .

Una è la nostra (con me operano Jacopo Frigerio e Daniel Chrastina), che riguarda sia la procedura di deposizione del germanio cristallino su silicio sia l’introduzione nel germanio dello sforzo iniziale che poi viene amplificato dalla fabbricazione dei micro ponti: quando lo strato di silicio con sopra il germanio lascia il laboratorio di Como e va in Svizzera, ha già una piccola deformazione, dell’ordine dello 0,15% di quella richiesta.

I colleghi dello Sherrer amplificano tale deformazione fabbricando i micro ponti mentre quelli del Politecnico zurighese si occupano della parte fotonica in senso stretto, cioè di progettare la cavità laser.

Quali passi restano da compiere per la realizzazione di questi laser al germanio?

Mancano due passaggi. Il primo è la possibilità di drogare il germanio con fosforo in modo corretto: bisogna aumentare il numero di elettroni nel cristallo ma non troppo, per evitare che venga riassorbita la luce laser; stiamo quindi lavorando per trovare il livello di drogaggio adeguato. L’altro passaggio, quello più sfidante, è di creare una cavità risonante che sia compatibile con la geometria di questi micro ponti.

Potrebbero esserci altre applicazioni?

L’obiettivo primario di queste ricerche è arrivare al laser al germanio decisamente finalizzato alle connessioni laser tra microprocessori; per le altre applicazioni dei laser ci sono già materiali adatti. Tuttavia si potrebbe immaginare l’impiego dei futuri laser a germanio nella sensoristica per la sicurezza o anche in campo medicale, in quanto la lunghezza d’onda delle emissioni sarà nel lontano infrarosso, una zona dello spettro dove ci sono molte interessanti molecole che assorbono (come la CO2): si potrebbe pensare anche alle applicazioni note come lab on chip, ovvero riprodurre su un solo chip l’equivalente di un laboratorio chimico o biochimico.

(Mario Gargantini)



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