Сяючі напівпровідники кремній та германій для мікроелектроніки
Кремній та германій є необхідними матеріалами для мікроелектроніки через їх напівпровідникові властивості. Однак їх оптичні властивості менш сприятливі: кремній і германій майже не випромінюють випромінювання в кристалічній формі (за винятком пористого кремнію). Ось чому в даний час не існує світлодіодів або твердотільних лазерів на основі цих двох матеріалів. Недолік, який займає вчених десятиліттями.
Але на «напівпровідниковому горизонті» є срібна накладка. Зараз німецько-голландській дослідницькій групі вдалося ефективно стимулювати світіння сплаву, виготовленого з двох напівпровідників. Це створює важливу передумову для твердотільного лазера на основі кремнію та германію, пишуть Ерік Бейкерс з Ейндговенського технологічного університету та його колеги в журналі "Nature".
Світлові дроти з кубічною кристалічною структурою
Такий лазер можна інтегрувати безпосередньо в звичайні комп'ютерні мікросхеми і тим самим прискорити обробку даних. Оскільки кремнієві мікросхеми тоді могли одночасно обробляти електричні та оптичні сигнали. До цього часу в оптоелектроніці використовувались напівпровідникові лазери, виготовлені із складених напівпровідників арсеніду галію або спіду індію. Однак їх важко розмістити на кремнієвій схемі.
Той факт, що кремній та германій, на відміну від арсеніду галію, майже не випромінюють світла, зумовлений кубічною структурою їх кристалічних решіток. Електронам важко перейти від зони провідності до енергетично нижчої валентної зони. Це ускладнює випромінювання фотонів. Зараз дослідники Бейкера виростили тонкі дроти з кремнію та германію високої чистоти. У ній атоми утворюють гексагональну кристалічну решітку.
Це дозволяє збудженим електронам легше перемикатися у валентну зону і генерувати кванти світла. Якщо дроти опромінюються лазерним світлом, вони випромінюють інфрачервоні фотони в широкому спектральному діапазоні. Довжини хвиль можна використовувати для оптичного зв'язку. Оптичні властивості кремній-германієвого сплаву порівнянні з властивостями арсеніду галію, за даними дослідників Bakkers.