சிலிக்கான் கார்பைடில் சில்லு அளவிலான பிராட்பேண்ட்

ஒளியியல் அதிர்வெண் சீப்புகள் (OFCs-Optical frequency combs) அறிவியலையும் தொழில்நுட்பத்தையும் நாம் நினைத்துக்கூட பார்க்க முடியாத வகையில் மாற்றியுள்ளன. அகச்சிவப்பு மற்றும் புற ஊதா ஒளி, பச்சை வீட்டு வாயுக்கள், அணுக் கடிகாரங்கள் மற்றும் நோய் போன்றவற்றை அளவிடுவதற்குப் பொறுப்பான ஒளியியல் அதிர்வெண் சீப்புகள் ஒளியை அளவிடும் பொருளாக செயல்படுகின்றன. இந்த தொழில்நுட்பத்துடன் ஒளி அல்லது அதிர்வெண்களை இணைப்பதன் மூலம், ஆராய்ச்சியாளர்கள் குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்களில் கவனம் செலுத்தலாம் மற்றும் அவற்றை மற்றவற்றிலிருந்து பிரிக்கலாம்.

இந்த முக்கியமான மற்றும் சக்திவாய்ந்த சீப்புகளில் ஒவ்வொன்றும் நூற்றுக்கணக்கான தனித்தனி சீப்புக் கோடுகளால் ஆனது, அவை ஒன்றாக இணைக்கப்பட்டுள்ளன. கார்னகி மெலன் பல்கலைக்கழகத்தின் மின் மற்றும் கணினி பொறியியல் துறையின் ஆராய்ச்சிக் குழு சமீபத்தில் சிலிக்கான்-கார்பைடில் அதிவேக பிராட்பேண்ட் ஒளி மூலத்தை நிரூபித்துள்ளது, இது பொதுவாக உராய்வு பொருளாக அல்லது அதிக வெப்பநிலை அல்லது உயர் மின்னழுத்தத்தில் இயங்கும் மின்னணு சாதனங்களுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

பேராசிரியர் குயிங் லி தலைமையிலான குழு, பென்சில்வேனியா பல்கலைக்கழகத்தில் உள்ள கிளாரி & ஜான் பெர்டூசி நானோ தொழில்நுட்ப ஆய்வகத்தில் மேம்பட்ட வசதிகளைப் பயன்படுத்தி, 0.1 மிமீ அளவுக்கும் குறைவான, தோராயமாக ஒரு காகிதத்தின் தடிமன் கொண்ட மினியேச்சர் ஒளியியல் சாதனங்களை உருவாக்கியது.

சமீபத்தில், சிலிக்கான் கார்பைடு அதன் தனித்துவமான பண்புகளின் காரணமாக ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய பொருளாக உருவெடுத்துள்ளது, இதில் வலுவான இரண்டாவது மற்றும் மூன்றாவது வரிசை நேரியல் அல்லாத குணகங்கள் மற்றும் பல்வேறு குவாண்டம் பயன்பாடுகளுக்குப் பயன்படுத்தக்கூடிய பல வண்ண மையங்களை வழங்குதல் ஆகியவை அடங்கும்.

“மைக்ரோ-ரிங் ரெசனேட்டருக்கான தயாரிப்பு செயல்முறை, மென்மையான மேற்பரப்புகளைக் கொண்ட சிறிய வளைய வகை கட்டமைப்புகளை உருவாக்குவதற்கு கவனமாக மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது. மைக்ரோ-ரிங்ஸ் என்று அழைக்கப்படும் இந்த ஒளியானது, அதிர்வு விளைவு காரணமாக குறிப்பிடத்தக்க சக்தி மேம்பாட்டை அனுபவிக்கிறது, இது ஒளியியல் அல்லாத நேரியல் தன்மையை ஏற்படுத்துகிறது. இது கெர் விளைவு என்று அழைக்கப்படுகிறது.”

இதன் விளைவாக, 1550 nm ஒற்றை அலைநீளத்தில் உள்ளீடு லேசரைப் பயன்படுத்தும் போது, ​​இதன் விளைவாக வெளிவரும் ஒளியானது 1150 nm முதல் 2400 nm வரையிலான பல அலைநீளங்களைக் கொண்டுள்ளது. கலப்பு அதிர்வெண் கோடு தனித்தனியாகவும் சமமான இடைவெளியில் இருப்பதால், இந்த சிறப்பு வகை ஒளி ஒளியியல் சீப்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது.

சில்லு-அளவிலான சாதனங்களைப் பயன்படுத்தி ஒளியியல் சீப்பு (அல்லது நிறமாலைமானி) தொழில்நுட்பத்தை சிறியதாக்குவது சமீபத்திய ஆண்டுகளில் நிறைய ஆராய்ச்சி கவனத்தை ஈர்த்துள்ளது. அவற்றின் அளவு, எடை மற்றும் ஆற்றல் நுகர்வு ஆகியவற்றைக் கணிசமாகக் குறைக்கலாம், இவை அனைத்தும் நடைமுறையில் பயன்படுத்துவதற்கு முக்கியமானதாக இருக்கும். பயன்பாடுகள் யுனைடெட் ஸ்டேட்ஸில், DARPA போன்ற நிதியளிப்பு முகமைகள் இந்த திசையை இயக்குவதில் முக்கிய பங்கு வகித்தன.

“இந்த வேலை சிலிக்கான் கார்பைடில் உள்ள வைட்பேண்ட் சீப்புகளின் முதல் கிளர்வாகும், சிலிக்கான் மற்றும் சிலிக்கான் நைட்ரைடு போன்ற பொதுவான தேர்வுகளுக்கு எதிராக திறமையான நேரியல் அல்லாத பொருளாக அதன் போட்டித்தன்மையை நிரூபிக்கிறது” என்று லி விளக்கினார். “எங்கள் இலக்கு அதிர்வெண் உருவாக்கம், பண்பேற்றம் மற்றும் மாற்றம் உள்ளிட்ட சாதன தொழில்நுட்பங்களின் வரிசையை உருவாக்குவதும், அவற்றை சிலிக்கான் கார்பைடு இயங்குதளத்தில் செயல்படுத்தப்பட்ட குவாண்டம் தொழில்நுட்பங்களுடன் தடையற்ற பாணியில் இணைப்பதும் ஆகும்.”

இதன் மூலம், கிளாசிக்கல் மற்றும் குவாண்டம் தகவல்களை ஒரே நேரத்தில் கையாளக்கூடிய சக்திவாய்ந்த தகவல் செயலிகளை சிலிக்கான் அடிப்படையில் உருவாக்க முடியும்.

முதுகலை ஆய்வாளர் டாக்டர் லுடோங் காய் மற்றும் பட்டதாரி மாணவர்களான ஜிங்வே லி மற்றும் ருய்க்சுவான் வாங் ஆகியோரால் ஆராய்ச்சிப் பணிகள் மேற்கொள்ளப்பட்டன. இந்த கட்டுரை ஃபோட்டானிக்ஸ் ஆராய்ச்சி இதழில் வெளியிடப்பட்டது.

References:

• Xie, W., Xiang, C., Chang, L., Jin, W., Peters, J., & Bowers, J. E. (2022). Silicon-integrated nonlinear III-V photonics. Photonics Research, 10(2), 535-541.
• Seal, S., Glover, M. D., & Mantooth, H. A. (2017). 3-D wire bondless switching cell using flip-chip-bonded silicon carbide power devices. IEEE Transactions on Power Electronics, 33(10), 8553-8564.
• Lukin, D. M., Dory, C., Guidry, M. A., Yang, K. Y., Mishra, S. D., Trivedi, R., & Vučković, J. (2020). 4H-silicon-carbide-on-insulator for integrated quantum and nonlinear photonics. Nature Photonics, 14(5), 330-334.
• Simin, D., Soltamov, V. A., Poshakinskiy, A. V., Anisimov, A. N., Babunts, R. A., Tolmachev, D. O., & Astakhov, G. V. (2016). All-optical dc nanotesla magnetometry using silicon vacancy fine structure in isotopically purified silicon carbide. Physical Review X, 6(3), 031014.