17/12/2012
Il gruppo di ricerca dell'Unità di Napoli dell'IMM in collaborazione con il Dipartimento Chimica dell'Università di Helsinki e il Dipartimento di Micro e Nanoscienze dell'Università di Aalto (Finlandia) ha osservato per la prima volta l'effetto di Raman scattering stimolato nel silicio cristallino nanostrutturato. I risultati della ricerca, pubblicati su Nature Communications, hanno importanti implicazioni sia dal punto di vista della fisica di base che delle applicazioni.
La Nanofotonica non-lineare in silicio è una tecnologia che ha per obiettivo l’implementazione di diverse funzionalità ottiche. Tre queste la più importante è sicuramente la generazione di luce in dispositivi nanofotonici. La sfida è di combinare funzioni elettriche e ottiche sullo stesso chip. I vantaggi sono il basso costo dei dispositivi e la compatibilità con la tecnologia CMOS.
Il silicio nanostrutturato, negli ultimi due decenni, ha generato un notevole interesse come ‘materiale principe’ per lo sviluppo della Nanofotonica in silicio. Il basso coefficiente di assorbimento lo rende un attraente mezzo attivo nelle strutture in guida d’onda e le sue proprietà non-lineari sono cruciali per lo sviluppo della generazione futura di dispositivi nanofotonici non-lineari.
Il Raman scattering stimolato (RSS) è un effetto non-lineare che si ottiene in seguito all’interazione di un raggio laser con un materiale; si genera, così, luce coerente ad una lunghezza d’onda diversa da quella del laser incidente. L’investigazione dello scattering Raman stimolato su scala nanometrica è un campo di ricerca recente e di crescente interesse dal punto di vista fondamentale e con l’importante prospettiva, dal punto di vista applicativo, legato alla generazione di sorgenti di luce nanometriche con elevate prestazioni.
Il gruppo di ricerca dell’Unità di Napoli dell’IMM ha misurato in maniera diretta e alle lunghezze d’onda d’interesse per le telecomunicazioni (1.5 micron) il Raman gain in nanocristalli di silicio inglobati in una matrice di silica. La misura del gain in funzione del contenuto di nanocristalli di silicio dimostra un valore di circa quattro ordini di grandezza più alto rispetto al silicio cristallino.
Il lavoro ha il merito di coniugare sia aspetti di Fisica di base, sia importanti prospettive per le applicazioni. Dal punto di vista della Fisica di base, i risultati del lavoro descrivono un’investigazione di un effetto non-lineare in nanocristalli di silicio che non era mai stato investigato prima. Dal punto di vista delle applicazioni, i risultati dimostrano il primo amplificatore Raman basato sui nanocristalli di silicio immersi in una matrice di silica aprendo così nuove prospettive per la realizzazione di più efficienti nanolaser, i quali dovrebbero incrementare le sinergie tra dispositivi elettronici e fotonici.
I risultati di tale ricerca sono stati pubblicati su Nature Communications.
http://www.nature.com/ncomms/journal/v3/n11/full/ncomms2188.html
Riferimenti:
Dr. Luigi Sirleto luigi.sirleto@cnr.it