Почти во всех электронных устройствах, которым мы пользуемся ежедневно, есть чипы. От них зависит производительность компьютеров, ноутбуков и промышленных станков, чувствительность отклика на команды любых устройств с панелью управления, работа наших смартфонов и даже банковских карт. Скорость развития электронных устройств, растущие объемы информации и все более высокие требования систем вынуждают производителей чипов искать способы повышения производительности этих важнейших элементов архитектуры любого электронного устройства.
Патент: 2613808
Авторы: Игорь Нечепуренко, Александр Дорофеенко, Алексей Виноградов, Сергей Никитов
Патентообладатель: Российская Федерация, от имени которой выступаетФонд Перспективных исследований
В современной физике есть такая частица или, точнее, квазичастица «плазмон», открытая в 1952 году. Она представляет собой квант коллективных колебаний свободного электронного газа вокруг тяжёлых ионов. Сегодня плазмоны всерьез изучают как средство передачи информации в компьютерных чипах. Дело в том, что провода для плазмонов могут быть в разы тоньше, чем обычные, и могут поддерживать намного более высокие частоты — в режиме 100 терагерц, в то время как обычные уже при 10 гигагерцах — величине в 10 000 раз меньше — несут потери.
Основным препятствием для практического применения плазмонов в процессорах являются потери в металлических пленках — слоях чипа. Решить эту проблему помогает использование активных сред. При достаточно интенсивной накачке усиление плазмонов может перейти в безызлучательную генерацию когерентных или, проще говоря, связанных плазмонов с получением нового функционального элемента квантовой плазмоники — плазмонного нанолазера, который называют спазером. Первый действующий спазер был создан меньше 10 лет назад — в 2009 году. Именно спазер генерирует плазмоны, которые будут передавать информацию.
Изобретение российских ученых описывает генератор плазмонных импульсов терагерцовой частоты. В нём активная среда спазера помещена в резонансную структуру, образованную в тонкой пленке металла. Резонансная структура выполнена в виде канала со скругленным дном, в котором размещена активная среда в виде квантовых точек, а средство накачки — в виде источника ультрафиолетового излучения. Одна часть квантовых точек при этом открыта к излучению, а другая — экранирована. Технический результат изобретения обеспечивает возможность создания генераторов оптических плазмонных импульсов с терагерцовой частотой, которые могут быть интегрированы в плазмонные схемы. Фактически, изобретение позволяет создавать схемы для процессоров, производительность которых на порядки — в десятки тысяч раз — превосходит производительность современных кремниевых устройств.
Подробности изобретения — в опубликованном патенте.