量子点光子学的未来
数千英里长的光纤电缆遍布全球，从金融数据到猫视频等一切都成了光。但是当信号到达您的本地数据中心时，它会遇到一个硅瓶颈。计算机代替了光，而是运行在硅基芯片上移动的电子上，尽管芯片取得了巨大的进步，但仍然比光电子效率低；
为了突破这个瓶颈，研究人员正在努力将光子学集成到硅器件中。他们一直在研制激光——光子电路的一个重要组成部分——在硅上无缝地工作。在一篇发表在本周的APL光子，从AIP出版，来自加利福尼亚大学的研究人员Santa Barbara说，硅基激光器的未来可能是微小的，atomlike结构被称为量子点。 ；
这样的激光器可以节省很多能量。加州大学圣塔巴巴拉分校的研究生Justin Norman说，更换连接光子元件的电子元件可以将能源消耗减少20至75%。通过将激光和光子电路与硅结合起来，这是对全球能源消耗的一大削减；
然而，硅没有合适的激光特性。研究人员转而使用周期表中第三组和第V组的一类材料，因为这些材料可以与硅集成；
最初，研究人员努力寻找一种功能集成方法，但最终使用量子点，因为它们可以直接生长在硅上，诺尔曼说。量子点是只有几纳米宽的半导体粒子——足够小，它们的行为就像单个原子。当用电流驱动时，电子和带正电的空穴被限制在这些点中，然后重新组合以发出光——一种可以被利用来制造激光的特性；
研究人员让他们的III-V族半导体量子点激光器使用的技术称为分子束外延。他们存款的III-V族材料在硅衬底，其原子自组装成晶体结构。但是，硅的晶体结构不同于III-V族材料，导致缺陷，使电子和空穴逃跑，降解性能。幸运的是，量子点以高密度排列在一起——每平方厘米超过500亿个点——它们在粒子丢失之前捕获电子和空穴；
诺尔曼说，这些激光器还有许多其他优点。例如，量子点的光子电路更稳定，因为他们有局限性atomlike能量状态。他们也可以用较少的电力运行，因为他们不需要那么多的电流。此外，它们还可以在更高的温度下工作，并被缩小到更小的尺寸；
诺尔曼说，在过去的一年里，由于物质的发展，研究人员已经取得了相当大的进展。现在，激光器工作在35摄氏度，没有太大的退化，研究人员报告说，寿命可能长达1000万小时；
他们现在正在测试能在60到80摄氏度之间工作的激光器，这是数据中心或超级计算机更典型的温度范围。诺尔曼说：“他们还致力于设计外延波导和其他光子元件。”“突然间，”他说，“我们已经取得了很大的进展，事情看起来更近了些。”；