生产硅，可以发出革命性电子芯片的光

图片来源：Sergeyklopotov/shutterstock.com

硅芯片控制着从洗衣机到个人计算机的一切。数十年来，光发射一直被誉为微电子行业的“圣杯”。如果超级计算机的芯片可以通过光而不是电通通信，那么超级计算机的速度可能会增加。解决生产能够发光的硅（SI）的难题可以帮助彻底改变电子行业。

为什么光子在/片间通信中比电子更好？

降低能耗

电子在芯片内晶体管之间的铜连接时所面对的电阻会产生很多热量。相比之下，光子是无质量或电荷的光包。他们不面对任何阻力，因此没有产生热量。这大大降低了能耗。

较高的数据传输速率

光学通信可以加快1000倍的速度和片间通信。

为什么SI或类似的半导体变体不能发光

当动量向量（k）在代表传统带中的最小能量状态和半导体的价带中最大能量状态的布里渊区中，该材料具有间接间隙。

如果能量频段隙被称为直接k- 在传统带和价带中都是相同的。在这种情况下，电子可以发出光子。

在间接间隙中，电子不能发出光子，因为它必须通过中间状态并以声子形式传递到晶格。

即使Cutic SI在电子行业中占据了50多年的主导地位，并且可以充当氧化硅（Sio（Sio）₂），它以及类似的变体（例如锗（GE）和Sige合金）是间接的带隙半导体。因此，它不能有效发光。

光发射的应用是什么？

要在芯片中进行光学传输，需要光源和集成激光器。

但是，尽管体积SI是半导体行业中最受欢迎的材料，但它在发光方面效率低下，因此并不是光子学研究的好候选者。

已经探索了其欧洲杯足球竞彩他材料，例如砷耐加仑（GEAS）和磷化钠（INP）。即使这些材料具有良好的发光潜力，它们欧洲杯足球竞彩比SI昂贵，并且很难集成到现有的Si微芯片中。为了创建与SI兼容的激光，已经研究了一种可以发出光的新形式的SI。

先前的研究

基于纳米结构硅的先前研究表明，硅的光电特性可以通过量子限制效应来修改。

关于多孔硅的研究率先提出了这种方法，并表明，一旦硅降低到纳米尺寸，就会在室温下发生鲜红色的发光。

然而，除非已经证明了微电子的多孔硅的兼容性，并且已经执行了驾驶电路与发光元件的整合的证明，否则纳米晶体大小，连接性和表面反应的因素，诸如纳米晶体大小的分布无序分布和化学物质的反应。预测会妨碍多孔硅特性的现实应用。

进一步的研究预测了嵌入无定形二氧化硅中的Si-NC（A-Sio₂）是相对更好的光电子候选者。它们的稳健性，稳定性和与主流CMOS技术的完全兼容性引起了这一预测。

嵌入A-SIO的Si-NC的可见光产生₂已经对矩阵进行了非常详尽的研究，以通过修改纳米颗粒的尺寸来获得光学可调的量子系统[1]。欧洲杯猜球平台

近期发展

荷兰Eindhoven技术大学的研究人员最近开发了具有六边形结构的Si和Gey合金。据称它具有直接的带隙，可允许发射光。

带折叠导致在布里渊区的高对称点γ的六角形GE中观察到直接的带隙。

研究人员试图通过将六角形GE与SI合金合金来调整直接带隙。他们用许多随机组成进行了计算十六进制_{（1 -x）}GE_X合金系统，并在X> 0.65的γ点处找到一个直接的带隙。

单击此处以了解有关涂层测试解决方案的更多信息

该合金的生长如何被执行？

当在平面六边形GE上生长时，SI的立方结构保持不变。

Eindhoven技术大学的科学家增长了GE-RICH SI_{（1 -x）}GE_X合金壳周围的薄金（带有Wurtzite结构的AU）催化GAAS核心纳米线。

使用薄的GAAS芯来减少晶格应变和应变诱导的缺陷。然后通过湿化学蚀刻去除AU的催欧洲杯猜球平台化颗粒。该方法在六边形结构中强制实施Si原子的生长。

未来的研究

如果可以使用这种方法调整SI的光发射属性，则可以通过为数据机构和中心提供更快的数据传输功能并减少冷却能源消耗来使其受益匪浅。

具有光传输功能生产的光子芯片也将带来新的应用。可能应用程序的一些域名包括：

• 基于激光的自动驾驶汽车的雷达
• 用于医学诊断的化学传感器
• 食品质量检测
• 空气污染检测。

但是，这项技术与现有技术的集成需要更多的研究，以使该技术在商业上充分使用。

参考和进一步阅读

1. Vijay Kumar（2008）纳米硅。Elsevier科欧洲杯线上买球学。可用网址：https://www.欧洲杯线上买球sciendirect.com/book/97800804445281/nanosilicon

2. Fadaly，E.M.T.，Dijkstra，A.，Suckert，J.R。等。（2020）六角形GE和SIGE合金的直接带gap排放。自然580，205–209。可用网址：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2150-y

3.科欧洲杯线上买球学日报（2020）革命发光硅。[在线]可用：https://www.欧洲杯线上买球sciencedaily.com/releases/2020/04/200408113250.htm（于2020年6月10日访问）。

免责声明：此处表达的观点是以其私人身份表达的作者的观点，不一定代表AZOM.com的观点有限的T/A Azonetwork本网站的所有者和运营商。此免责声明构成了条款和条件使用此网站。