کاربرد بافرها در مدارهای مجتمع نوری

راهی برای فشرده‌سازی بیش‌تر ابزارهای ارتباطی (مخابراتی)

ü در حال حاضر، سیستم‌های ارتباطی (مخابراتی) نوری از مدارهای مجتمع با پایه‌ی سیلیکونی تشکیل شده‌اند. این مدارها برای پردازش سیگنال‌های الکتریکی به‌کار رفته و ابزارهای مجزایی نیز برای پردازش سیگنال‌های نوری استفاده می‌شود.

ü ماده‌ی بافری شکست «مسیرهای اتمی» (Atomic Alignment) فیلم را به حداقل رسانده هم‌چنین از هر واکنش بین لایه‌های نوری و زیر لایه‌ی سیلیکونی جلوگیری می‌کند.

ü ماده‌ی بافری از مواد ذیل تشکیل شده است:

- «اکسید استرانسیوم روتنیوم» (Strontium Ruthenium Oxide)

     - «اکسید سریوم» (Ceria)

     - لایه‌های «ایتریوم» (Yttrium) تقویت شده با «زیرکونیوم» (Zirconia).

محققان ژاپنی برای اولین بار امواج مادون قرمز (Infrared) را از میان یک فیلم کریستال نوری که بر روی یک لایه‌ی سیلیکونی پوشش داده شده است عبور دادند.

 به‌گزارش سایت «فیزیک وب» (Physics Web)، به‌عقیده‌ی این گروه تحقیقاتی، این کشف می‌تواند راه را برای فشرده‌سازی بیش‌تر ابزارهای ارتباطی (مخابراتی) هموار کند؛ ابزاهایی که پردازش‌های توأم الکتریکی و نوری را در یک «تراشه» (Chip) انجام می‌دهند.

در حال حاضر، سیستم‌های ارتباطی (مخابراتی) نوری از مدارهای مجتمع با پایه‌ی سیلیکونی تشکیل شده‌اند. این مدارها برای پردازش سیگنال‌های الکتریکی به‌کار رفته و ابزارهای مجزایی نیز برای پردازش سیگنال‌های نوری استفاده می‌شود. برای «ماژولاتورها» (Modulators) و سوییچ‌های نوری - که از لایه‌ای سیلیکونی ساخته شده‌اند – ماده‌ای با اثر الکترونوری شدید باید بر روی آن لایه‌ی سیلیکونی پوشش داده شود. ضریب شکست این ماده تحت ولتاژ به‌کار رفته تغییر می‌کند.

ماده‌ی مناسب برای این منظور، ماده‌ای فروالکتریک به‌نام «تیتانات زیرکونات سرب» (PZT) است. اما تاکنون با مشکلی مواجه بوده‌ایم که آن را «انتشار ناموفق نور» از بین «تیتانات زیرکونات سرب» (PZT) نام‌گذاری می‌کنیم. علت این امر آن است که زمانی که فیلمی از یک کریستال نوری بر روی لایه‌ی سیلیکونی  قرار می‌گیرد ساختار بلوری آن شکسته می‌شود.

در حال حاضر، گروهی از مهندسان «آزمایشگاه‌های فوجیتسو» (Fujitsu laboratories) و «مؤسسه‌ی تکنولوژی توکیو» (Tokyo Institute of Technology) این مشکل را به‌وسیله‌ی ساختن سه لایه بافر - که بین لایه‌های نوری «تیتانات زیرکونات سرب» (PZT) و لایه‌ی سیلیکنی قرار می‌گیرد - حل کرده‌اند. ماده‌ی بافری شکست «مسیرهای اتمی» (Atomic Alignment) فیلم را به حداقل رسانده هم‌چنین از هر واکنش بین لایه‌های نوری و زیر لایه‌ی سیلیکونی جلوگیری می‌کند.

منطقه‌ی بافری از مواد ذیل تشکیل شده است:

- «اکسید استرانسیوم روتنیوم» (Strontium Ruthenium Oxide)

     - «اکسید سریوم» (Ceria)

     - لایه‌های «ایتریوم» (Yttrium) تقویت شده با «زیرکونیوم» (Zirconia)

بر روی این منطقه، فیلمی از«تیتانات زیرکونات سرب» (PZT) قرار می‌گیرد.

با استفاده از طول موج‌های استاندارد 1550 نانومتری اشعه‌ی مادون قرمز
- که در ارتباطات نوری استفاده می‌شود - اتلاف انتشار «تیتانات زیرکونات سرب» (PZT)  به یک «دسی بل بر سانتی‌متر» کاهش می‌یابد. ادعا می‌شود که این اتلاف فقط ده درصد از میزانی است که معمولاً در «تیتانات زیرکونات سرب» (PZT) دیده می‌شود.

این کار تحقیقاتی ما را به هدف پردازش سیگنال‌های نوری و الکتریکی در یک ماده نزدیک می‌کند.  به این ترتیب یکی از موانع اصلی در فشرده‌سازی سیستم‌های ارتباطی (مخابراتی) و یکپارچه‌سازی مواد (Substantial Integration) به‌عنوان چشم‌اندازی برای آینده برداشته می‌شود.

این فن‌اوری جدید توسط دولت ژاپن حمایت شده و در بیست و چهارمین همایش مواد فروالکتریکی (Ferroelectric) و کاربرد آن‌ها و سمپوزیوم جهانی کاربرد مواد فروالکتریک در نارای ژاپن (27 می 2007 میلادی) ارائه خواهد شد.