Oplåsning af siliciums skjulte kraft: faseovergange på chip muliggjort af en ny nanokavitet

Faseændringsmaterialer (PCMs) tilbyder kraftfulde værktøjer til optiske hukommelser, rekonfigurerbar fotonik og optiske neurale netværk på grund af deres reversible optiske egenskaber. Dog møder konventionelle PCMs som GST udfordringer i integreret fotonik pga. dårlig CMOS-kompatibilitet, langsom switchhastighed (ns-skala) og højt energiforbrug (~100 pJ). Dette projekt sigter mod fundamentalt at udfordre den længe fastholdte opfattelse, at silicium, hjørnestenen i integreret fotonik, er uegnet som optisk PCM. Vi foreslår en ny tilgang til at realisere lokaliserede, reversible faseovergange i silicium på en fotonisk chip ved at udnytte ekstrem lyskonfinering i en ny nanokavitet. Hvis succesfuldt, vil projektet for første gang demonstrere, at silicium kan ændre sin tilstand meget hurtigt (sub-ps) og med ekstremt lav energi (sub-pJ). Dette gennembrud vil redefinere siliciumfotonik og åbne nye veje inden for optisk computing, kommunikation, AI og kvanteteknologi.