Laser elétrico baseado em materiais baratos pode permitir chips mais acessíveis no futuro
Pesquisadores alcançaram um marco na área de fotônica de silício ao criar o primeiro laser elétrico funcional composto exclusivamente por materiais do grupo IV da tabela periódica. Essa inovação abre caminho para chips mais eficientes e acessíveis, em um cenário de crescente demanda por hardware de alto desempenho e baixo consumo de energia, impulsionada por tecnologias como inteligência artificial e dispositivos IoT.
A fotônica, que utiliza luz para transmitir dados, apresenta soluções promissoras, mas enfrentava um desafio significativo: a ausência de um laser elétrico eficiente e compatível com a tecnologia CMOS, amplamente empregada na fabricação de chips de silício. A nova solução foi desenvolvida com camadas ultrafinas de silício-germânio-estanho e germânio-estanho, permitindo, pela primeira vez, a integração de um laser diretamente em uma pastilha de silício. Essa abordagem é essencial para reduzir custos e simplificar a integração nos processos de fabricação já existentes.
O dispositivo se destaca por operar com uma corrente elétrica de apenas 5 miliamperes e uma voltagem de 2 volts, equivalente ao consumo de um LED comum. Atualmente, o laser funciona de maneira contínua (não pulsada) a temperaturas de até -183,15 °C, com avanços futuros previstos para viabilizar sua operação em temperatura ambiente. Diferentemente dos lasers opticamente bombeados, que dependem de fontes externas para gerar luz, este novo laser é eletricamente bombeado, convertendo diretamente a eletricidade em luz laser de forma mais eficiente e prática.
Esse avanço prepara o terreno para o desenvolvimento de circuitos integrados fotônicos (PICs) de baixo custo, o que pode revolucionar o design de microchips ao oferecer maior densidade de dados, menor consumo de energia e redução nos custos de produção. A compatibilidade com a tecnologia CMOS já existente reforça ainda mais o potencial de adoção comercial, eliminando a necessidade de materiais caros e não compatíveis.