Semiconductori radianți siliciu și germaniu pentru microelectronică
Siliciul și germaniu sunt materiale indispensabile pentru microelectronică datorită proprietăților lor semiconductoare. Cu toate acestea, proprietățile lor optice sunt mai puțin favorabile: siliciu și germaniu nu emit aproape nicio radiație sub formă cristalină (cu excepția siliciului poros). Acesta este motivul pentru care în prezent nu există diode cu emisie de lumină sau lasere în stare solidă bazate pe aceste două materiale. Un neajuns care a ocupat oamenii de știință de zeci de ani.
Dar există o căptușeală argintie la „orizontul semiconductorilor”. Un grup de cercetare germano-olandez a reușit acum să stimuleze eficient un aliaj fabricat din cei doi semiconductori să strălucească. Acest lucru creează o condiție prealabilă importantă pentru un laser în stare solidă bazat pe siliciu și germaniu, scrie Erik Bakkers de la Universitatea de Tehnologie Eindhoven și colegii săi în revista „Nature”.
Firuri luminoase cu structură cristalină cubică
Un astfel de laser poate fi integrat direct în cipurile de calculator obișnuite și astfel poate accelera procesarea datelor. Deoarece cipurile de siliciu ar putea apoi să proceseze semnalele electrice și optice în același timp. Până în prezent, în optoelectronică au fost utilizate lasere semiconductoare fabricate din semiconductori compuși arsenidă de galiu sau indium spid. Cu toate acestea, acestea sunt dificil de adaptat la circuitele de siliciu.
Faptul că siliciul și germaniul, spre deosebire de arsenura de galiu, nu emit aproape lumină se datorează structurii cubice a rețelelor lor de cristal. Este dificil ca electronii să treacă de la banda de conducție la banda de valență energetic inferioară. Acest lucru face emisia fotonilor mai dificilă. Cercetătorii lui Bakkers au cultivat acum fire subțiri din siliciu și germaniu cu un grad ridicat de puritate. În ea, atomii formează o rețea de cristal hexagonală.
Acest lucru permite electronii excitați să treacă mai ușor în banda de valență și să genereze cantități de lumină. Dacă firele sunt iradiate cu lumină laser, acestea emit fotoni în infraroșu într-un interval spectral larg. Lungimile de undă ar putea fi utilizate pentru comunicarea optică. Proprietățile optice ale aliajului de siliciu-germaniu sunt comparabile cu cele ale arsenidei de galiu, potrivit cercetătorilor Bakkers.