硅性質(zhì)穩(wěn)定、容易提純、儲存量大，是半導(dǎo)體不可或缺的原料。近來的芯片荒雖然與原材料硅的供給聯(lián)系不大，但作為光伏產(chǎn)業(yè)的原材料來說，硅料的價格可謂是一路上漲。當(dāng)前的價格同比去年已經(jīng)翻了一倍。而薩里大學(xué)的最新研究則可能讓硅的身價更加金貴——研究發(fā)現(xiàn)，硅可能是光子信息處理中最強大的材料之一。

 

 

盡管硅在計算機(jī)芯片的出色表現(xiàn)已經(jīng)確認(rèn)硅是電子信息控制的主要材料，但硅在光子學(xué)方面表現(xiàn)一般，到目前為止還沒有可商購的硅發(fā)光二極管，激光器或顯示器。

 

現(xiàn)在，在《光：科學(xué)與應(yīng)用》雜志發(fā)表的一篇論文中，由薩里大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的國際科學(xué)家團(tuán)隊已經(jīng)表明，硅是制造可控制多個光束的設(shè)備的最佳人選。

 

這一發(fā)現(xiàn)意味著，現(xiàn)在有可能生產(chǎn)出具有內(nèi)置光束控制其他光束的硅處理器，從而提高了電子通信的速度和效率。

 

這歸功于電磁光譜中稱為遠(yuǎn)紅外或太赫茲區(qū)域的波段。這種效果是通過一種叫做非線性的屬性來實現(xiàn)的。該屬性用于操縱激光束。例如，改變其顏色。綠色激光筆的工作方式就類似如此：它們從非常便宜，高效但不可見的紅外激光二極管中獲取輸出，并通過將波長減半的非線性晶體將顏色更改為綠色。

 

其他種類的非線性可以產(chǎn)生波長為三分之一的輸出光束，或用于重定向激光束以控制光束信息的方向。非線性越強，用較弱的輸入光束控制就越容易。

 

研究人員發(fā)現(xiàn)，硅具有迄今為止所發(fā)現(xiàn)的最強的非線性特質(zhì)。盡管研究是在將晶體冷卻至極低的低溫下進(jìn)行的，但如此強的非線性意味著可以使用極弱的光束來進(jìn)行控制。

 

這一發(fā)現(xiàn)可以說是相當(dāng)幸運，團(tuán)隊在圖了解硅晶體中數(shù)量極少的磷原子如何用于制造量子計算機(jī)，以及如何使用光束來控制存儲在磷原子中的量子信息的過程中獲得了這一意外發(fā)現(xiàn)。

 

該研究的合著者，薩里大學(xué)物理學(xué)教授本·穆丁(Ben Murdin)說：“我們驚訝地發(fā)現(xiàn)磷原子正在重新發(fā)射光束，幾乎和我們照在它們上面的非常強的激光一樣明亮。我們擱置了幾年的數(shù)據(jù)，同時考慮證明光束是來自何處。這是科學(xué)偶然發(fā)展的一個很好的例子。”