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  • ESTA 8英寸晶片中含有相变的像素可被控制以调节光。研究人员正在研究的材料的性能和像素的行为,以便为将来的设备这使用相变的创建。

    ESTA 8英寸晶片中含有相变的像素可被控制以调节光。研究人员正在研究的材料的性能和像素的行为,以便为将来的设备这使用相变的创建。

    图片:妮可范德尔

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研究人员发现,以控制红外光的新途径

ESTA 8英寸晶片中含有相变的像素可被控制以调节光。研究人员正在研究的材料的性能和像素的行为,以便为将来的设备这使用相变的创建。

可在成像装置的影响,机器学习,并且更所使用的新方法。


记者联系

多萝西·瑞恩
电子邮件: dryan@ll.mit.edu
电话:781-981-8616
澳门太阳城最新网站林肯实验室

在20世纪50年代,电子给变化领域开始当晶体管在计算机代替真空管。的变化,这产生了巨大而缓慢的更换部件以小而快的,是为小型化电脑设计的持久趋势的催化剂。没有这样的革命尚未触及红外光学领域,这仍然是在笨重的运动部件可能阻碍小型建筑系统的依赖。

然而,一个研究小组在澳门太阳城最新网站林肯实验室,再加上教授 juejun胡 来自澳门太阳城最新网站的和研究生 材料科学与工程系,正在设计一种方法,通过使用相变材料代替移动部件,以检查红外光。这些材料时,他们能加入到他们改变光学特性的能力。

“有多种可能的方式ESTA材料在哪里可以使这种影响人们的生活新的光子器件,”胡教授说。 “例如,它可以是节能的光开关,从而可以提高网络的速度和降低了互联网数据中心的功率消耗是有用的。它可以使可重新配置的元光学器件,诸如压缩,扁平的红外线变焦透镜中没有机械运动部件。此外,它可以导致新的计算系统,机器学习,它可以使速度更快,更节能相比,目前的解决方案。“

相变材料的关键属性可以改变的是,他们的速度有多快光穿过它们(折射率)。 “已经有使用折射率变化的方式来调制光,但相变材料可以更好地近1000时代的变化,”杰弗里·宙,在实验室的先进材料和微群团队成员以前说。

团队通过使用一类新的含元素锗,锑,硒,碲和,统称为GSST相变材料的容器的成功控制在多个系统中的红外光。这项工作是在讨论 出版于 自然通讯。

相变材料OCCURS的魔术在化学键它的原子那条领带在一起。在一个相位状态下,设备是结晶的,具有设置在一个有组织的图案其原子。 ESTA状态可通过施加热能的短,高温尖峰的材料使键在晶体中,以分解和被改变,然后在更随机的,或无定形的,图案的改革。改变材料回到结晶态,热能的长期和中温脉冲施加。

“这对不同的光学特性的化学键的变化允许出现,类似于(无定形)和金刚石(晶体)之间的差异煤,”罗白华,林肯实验室的研究小组的另一位成员说。 “这两种材料大多是煤的同时,他们有很大的不同的光学特性。”

目前,相变材料被用于工业中的应用,:诸如蓝光技术和可重写DVD,由于它们的性质是用于存储和擦除的大量的信息是有用的。但到目前为止,没有人用它们在红外光学器件往往是因为它们透明在一种状态和不透明的其他。 (认为​​金刚石,其中光可以穿过,和煤,光不能穿透的。)如果光不能穿过状态中的一个,则光不能被充分地控制为一个的使用范围;取而代之的是,一个系统将只能够开/等的工作关闭开关,要么允许光穿过的材料或根本不通过。

然而,研究小组发现,通过添加元素硒到原始材料(称为GST),在晶相的红外光的设备的吸收显着下降 - 在本质上由不透明改变它煤类材料到一个更透明的类金刚石之一。更重要的是,在这两个国家的折射率大的差异贯穿其中影响光的传播。

“这种变化的折射率,而不引入光损耗,为的设计允许,而无需控制装置的红外光为机械零件,”说罗伯茨。

作为一个例子,假设激光束指向即在一个方向上和需要改变到另一个。在当前系统中,大的机械万向节将物理地移动的透镜,以操纵波束到另一位置。制成GSST的薄膜透镜将通过重新编程电的相变材料,从而实现波束控制由于没有移动部件能够改变位置。

已经是团队已经成功地测试了移动镜片的材料。他们在红外高光谱成像,这是用来分析图像隐藏的物体或信息,并在快速光学快门那是能够关闭纳秒ITS还展示了使用。

对于GSST的潜在用途是巨大的,并为球队的最终目标是设计出可重新配置的光学芯片,镜头和过滤器,当前必须从头每次需要更改时重建。十一团队准备的装备超越了研究阶段,它应该是很容易转变成商业空间。因为它与标准的微电子制造工艺已经兼容,能以低成本且大量地进行GSST组件。

最近,实验室获得的组合溅射室 - 国家的最先进的机器来创建研究,允许定制的材料出单个元件。该小组将使用以进一步优化ESTA腔室中的材料改进的可靠性和开关速度,以及用于低功率应用。他们还计划尝试与其他材料可能被证明在控制可见光有用。

对于球队接下来的步骤是紧密看看GSST的现实世界的应用和理解方面的那些功耗,尺寸,速度开关,光学和对比度所需要的系统。

“[ESTA研究]的影响是双重的,”胡教授说。 “相变材料提供到显着增强的折射率变化相比其他物理效应 - 诱导电动温度或场变化,例如 - 。从而能够极为紧凑的可重新编程的光学器件和电路提供了bistate光学透明度的示范在这些也是材料我们可以显著在现在创建红外损失最小的高性能光学元件“。新材料继续虎,有望开辟在红外光学领域的一个全新的设计空间。

ESTA研究从实验室的资金得到了支持 技术办公室 和美国 美国国防部高级研究计划局.


主题: 林肯实验室, 材料科学与工程, 光子, 研究, 成像, DMSE, 工程学院, 美国国防部高级研究计划局(DARPA)

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