據國外媒體報道，50多年來，科學家壹直在尋找制造發光矽材料的方法。它已經成為微電子學的“聖杯”。首選發光矽將意味著更快的片上通信、更低的發熱和更高的能效。現在，來自埃因霍溫理工大學的研究人員通過制造壹種可以發光的新型六邊形矽合金解決了這個長達幾十年的問題。
六邊形的形狀是產生直接帶隙發射光子的關鍵。
“關鍵在於所謂的半導體帶隙的性質，”TU/e項目主任埃裏克·貝克斯(Erik Bakkers)說。“如果壹個電子從導帶‘掉落’到價帶，半導體就會發出光子:光。”
在傳統的立方矽中，因為導帶和價帶被替換形成間接帶隙，所以無法發射光子。但是根據50年前的理論，六方合金矽鍺會有直接的帶隙。訣竅在於制造這樣壹種合金。
直到人們發現電子管和電線，這個目標才得以實現。在2015中，團隊使用了另壹種材料來制造六邊形矽，他們還以此為模板開發了具有鍺殼的六邊形矽。
“我們可以在六邊形模板上構建矽原子，這迫使矽原子以六邊形結構生長，”該團隊論文的合著者Elham Fadaly說。
相關研究報告已發表在《自然》雜誌上。
現在，研究人員需要開發壹種矽兼容激光器。據貝克斯稱，他們可能在今年年底前制造出這樣的裝置。“如果壹切順利，我們可以在2020年制造出矽基激光器。這將使光學功能緊密集成在主流電子平臺上，這將打破片上光通信和基於光譜學的廉價化學傳感器的前景。”
由於光子不受電阻影響，在導電介質中散射較少，在此過程中不會產生熱量，因此功耗可以大大降低。此外，在未來的光子矽中，芯片內部和芯片之間的通信速度可以提高1000倍。這項技術有很多應用場景，比如自動駕駛汽車中的激光雷達，醫療和食品行業中的化學傳感器等等。
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