Исследователи из Технического университета Эйндховена (TU / e) в Нидерландах и Технического университета Мюнхена (TUM) в Германии сообщили о разработке светоизлучающего сплава кремний-германий (SiGe). Достижение может открыть новый путь для интегрированной функции чипа. Революционные результаты были опубликованы в «Природе» 8 апреля 2020 года.
Исследовательская группа сделала германий и сплавы из германия и кремния с гексагональной кристаллической решеткой, которая имеет прямую запрещенную зону для излучения света. Концепция гексагонального кремния была предложена профессором Эриком Баккерсом, научным руководителем и его командой еще в 2015 году. Они создали гексагональную кристаллическую структуру с нанопроволочками, изготовленными из другого материала. Это послужило шаблоном для германо-кремниевой оболочки, на которую основной материал наложил свою гексагональную кристаллическую структуру.
(Изображение: TUM)
Затем команда проанализировала оптические характеристики с каждым последующим поколением, чтобы оптимизировать производственный процесс, и, наконец, включила излучение нанопроволоки. Таким образом, было продемонстрировано эффективное излучение света из гексагональных сплавов Ge и SiGe с прямой запрещенной зоной. Исследователи также измерили субнаносекундное время жизни радиационной нечувствительной радиационной рекомбинации и наблюдали выход излучения, аналогичный выходу полупроводников с прямой запрещенной зоной III-V группы, таким как InP или GaAs.
Кроме того, контролируя состав гексагонального сплава SiGe, длина волны излучения может непрерывно настраиваться в широком диапазоне, сохраняя при этом прямую запрещенную зону.
Команда считает, что лазер, изготовленный из сплавов SiGe и способный интегрироваться в традиционные производственные процессы, рано или поздно появится.
«Если мы сможем реализовать внутрисхемную и межчиповую электронную связь с помощью оптических средств, скорости можно увеличить до 1000 раз. Кроме того, прямое сочетание оптики и электроники может значительно снизить стоимость микросхем для лазерных радаров в автомобилях с автоматическим управлением, химических датчиков для медицинской диагностики и измерений качества воздуха и воздуха », – сказал Джонатан Финли, профессор Semiconductor Quantum. Наносистемы в ТУМ.
,
