Naukowcy od ponad 50 lat dążą do stworzenia krzemu zdolnego do emisji światła. Stał się on czymś w rodzaju Świętego Graala w społeczności mikroelektroników. Takie odkrycie oznaczałoby szybszą komunikację w układzie scalonym, mniejszą produkcję ciepła i wyższą wydajność energetyczną. Właśnie dokonano w tej kwestii istnego przełomu. Naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Eindhoven rozwiązali tę trwającą dziesiątki lat zagadkę.

Krzem emitujący światło

Krzem emitujący światło

Rozwiązaniem okazały się sześciokątne kryształy stopu krzemu. W takiej konfiguracji materiał ten jest zdolny do fotoemisji. To właśnie kształt okazał się kluczem do stworzenia bezpośredniej szczeliny pasmowej, która będzie emitować fotony.

Sedno tkwi w naturze tak zwanej przerwy pasmowej półprzewodnika. Jeśli elektron spada z pasma przewodzenia do pasma walencyjnego, półprzewodnik emituje foton.

— Powiedział Erik Bakkers, prowadzący projekt.

W tradycyjnym krzemie sześciennym, pasma przewodzenia i walencyjne są przesunięte, tworząc pośrednią szczelinę pasmową. Dlatego też żadne fotony nie mogą być emitowane. Jednak 50 lat temu teoretyzowano, że stop krzemu i germanu w układzie sześciokątnym będą miały bezpośrednią szczelinę pasmową. Sztuczka polegała na stworzeniu takiego stopu.

Zobacz też: Petycja przeciwko sieci 5G – podpisało ją już ponad 91 tysięcy osób

Ten wyczyn był niemożliwy do czasu odkrycia rozwoju naotub i nanodrutów. Zespół był w stanie stworzyć sześciokątny krzem w 2015 roku, hodując nanowiry z innego materiału i używając ich jako szablonu do stworzenia sześciokątnego krzemu.

Udało nam się to zrobić w taki sposób, że atomy krzemu są zbudowane na szablonie sześciokątnym, a przez to zmusiło je do wzrostu w strukturze sześciokątnej.

— Powiedział Elham Fadaly, współautor pracy zespołu, która została opublikowana w Nature.

Trochę to potrwa

Naukowcy muszą teraz opracować laser kompatybilny z krzememem. Według Bakkersa mogliby go stworzyć jeszcze przed końcem tego roku:

Jeśli sprawy potoczą się gładko, możemy stworzyć laser na bazie krzemu w 2020 roku. Umożliwiłoby to ścisłą integrację funkcjonalności optycznej z dominującą platformą elektroniczną. To natomiast przełamałoby szanse na komunikację optyczną w układzie scalonym i niedrogie czujniki chemiczne oparte na spektroskopii.

Ponieważ fotony nie stawiają oporu i mają mniejsze rozproszenie w medium przewodzącym, niemal nie jest wytwarzane ciepło, więc zużycie energii jest znacznie zmniejszone. Ponadto prędkość komunikacji między układami scalonymi może dzięki temu wzrosnąć tysiąckrotnie. Inne podejście do krzemu może sprawić, że to on, a nie grafen, czy nanorurki węglowe będzie przyszłością elektroniki. Pamiętajmy jednak, że wprowadzenie nowej technologii może potrwać wiele lat.

Źródło: TechSpot

Google News
Obserwuj ANDROID.COM.PL w Google News i bądź zawsze na bieżąco!
Obserwuj

Paweł Maretycz

Sceptyczny fan nowych technologii. Uwielbia małe urządzenia, nawet jego komputer to mini ITX.