Sálavé polovodiče kremík a germánium pre mikroelektroniku
Kremík a germánium sú pre mikroelektroniku nepostrádateľnými materiálmi kvôli svojim polovodičovým vlastnostiam. Ich optické vlastnosti sú však menej priaznivé: kremík a germánium nevydávajú takmer žiadne žiarenie v kryštalickej forme (s výnimkou pórovitého kremíka). To je dôvod, prečo v súčasnosti nie sú na základe týchto dvoch materiálov žiadne diódy vyžarujúce svetlo alebo polovodičové lasery. Nedostatok, ktorý zamestnáva vedcov po celé desaťročia.
Ale na „polovodičovom horizonte“ je strieborná podšívka. Nemecko-holandskej výskumnej skupine sa teraz podarilo účinne stimulovať žiarenie zliatiny vyrobenej z týchto dvoch polovodičov. To vytvára dôležitý predpoklad pre polovodičový laser na báze kremíka a germánia, píšu Erik Bakkers z Eindhovenskej technickej univerzity a jeho kolegovia v časopise „Nature“.
Svetelné drôty so štruktúrou kubického kryštálu
Takýto laser je možné integrovať priamo do bežných počítačových čipov a urýchliť tak spracovanie údajov. Pretože kremíkové čipy potom mohli spracovávať elektrické a optické signály súčasne. V optoelektronike sa doteraz používali polovodičové lasery vyrobené zo zložených polovodičov arzenidu gália alebo spidu india. Tieto sú však ťažko prispôsobiteľné na kremíkových obvodoch.
Skutočnosť, že kremík a germánium na rozdiel od arzenidu gália nevyžarujú takmer žiadne svetlo, je spôsobená kubickou štruktúrou ich kryštálových mriežok. Pre elektróny je ťažké prejsť z pásma vodivosti do pásma energeticky nízkej valencie. To sťažuje emisiu fotónov. Bakkerskí vedci teraz pestujú tenké drôty vyrobené z kremíka a germánia s vysokým stupňom čistoty. Atómy v ňom tvoria šesťuholníkovú kryštálovú mriežku.
To umožňuje excitovaným elektrónom ľahšie sa prepínať do valenčného pásma a generovať svetelné kvantá. Ak sú drôty ožarované laserovým svetlom, vyžarujú infračervené fotóny v širokom spektrálnom rozsahu. Vlnové dĺžky by sa mohli použiť na optickú komunikáciu. Optické vlastnosti kremíkovo-germániovej zliatiny sú porovnateľné s optickými vlastnosťami gálium arzenidu, tvrdia vedci z Bakkers.