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光子晶体,光信息时代的半导体

资料介绍
电子和微电子技术正在走向物理上和技术上的极限,以光子代替电子作为信息的载体是长期以来人们的一个共识,近年来,我国科学工作者在光子晶体材料的基础研究方面取得了一些令人瞩目的研究成果。我国可以将发展新一代集成电路技术与光子晶体技术统筹规划,实现微电子技术向光子技术的顺利过渡。

光子晶体,光信息时代的半导体
电子和微电子技术正在走向物理上和技术上的极限,以光子代替电子作为信息的载体
是长期以来人们的一个共识,近年来,我国科学工作者在光子晶体材料的基础研究方面
取得了一些令人瞩目的研究成果。我国可以将发展新一代集成电路技术与光子晶体技术
统筹规划,实现微电子技术向光子技术的顺利过渡。
  光子技术带来信息革命
  信息技术是信息化社会的主要技术支撑。目前信息技术的核心是建立在半导体材料
基础之上的微电子技术。由于强烈的需求,微电子技术以惊人的速度发展。根据“摩尔定
律”,半导体元件的集成度以每18个月翻一番的速度发展,电子和微电子技术正在走向物
理上和技术上的极限(如速度极限、密度极限),这些不可逾越的技术极限对信息技术的
进一步发展提出了重大挑战。
  以光子代替电子作为信息的载体是长期以来人们的一个共识,因为光子技术具有高
传输速度、高密度及高容错性等优点。然而,由于光子不像电子一样易于控制,长期以
来,光信息技术仅仅在信息传输(光通信)中得到应用,而且是最基本的信息功能。而信
息处理的核心部分则依然依赖微电子技术。
  光子晶体(又称光子禁带材料)的出现,使人们操纵和控制光子的梦想成为可能。从
材料结构上看,光子晶体是一类在光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制造的
晶体。与半导体晶格对电子波函数的调制相类似,光子带隙材料能够调制具有相应波长
的电磁波———当电磁波在光子带隙材料中传播时,由于存在布拉格散射而受到调制,电磁
波能量形成能带结构。能带与能带之间出现带隙,即光子带隙。所具能量处在光子带隙
内的光子,不能进入该晶体。光子晶体和半导体在基本模型和研究思路上有许多相似之
处,原则上人们可以通过设计和制造光子晶体及其器件,达到控制光子运动的目的。
  迄今为止,已有多种基于光子晶体的全新光子学器件被相继提出,包括无阈值的激
光……
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