Elektronmikroskopisk bild av skiktet av den hexagonala kiselfasen vid gränssnittet med den bestrålade SiO2-filmen (a) och mönstret av diffraktionsreflexer som erhålls med Fourier-transformen av det valda området (b). Kredit:Lobachevsky University
Ett team av forskare från Lobachevsky University (Nizjnij Novgorod, Ryssland) har erhållit ett material med en ny struktur för tillämpningar inom nästa generations optoelektronik och fotonik. Detta material är en av de hexagonala modifieringarna av kisel, som har bättre strålningsegenskaper jämfört med konventionellt kubiskt kisel, som traditionellt används inom mikroelektronik.
Den ursprungliga tekniken för att tillverka detta material är baserad på att implantera inerta gasjoner i en dielektrisk film på kisel för att skapa mekanisk stress. Relaxeringen av spänningen under högtemperaturglödgning resulterar i en fasövergång i kiselsubstratet vid gränsytan med det dielektriska skiktet. Således, ett ytnära skikt med en ny fas bildas i det initiala kiselsubstratet. Detta lager kan användas i optiskt aktiva element i integrerade kretsar.
Enligt en av forskarna, Alexey Mikhaylov, Problemet med att söka efter ljusemitterande material som är kompatibla med traditionell kiselteknologi har blivit särskilt pressande under det senaste decenniet på grund av behovet av att ytterligare öka hastigheten på integrerade kretsar. För närvarande, denna hastighet begränsas av överföringshastigheten för elektriska signaler inuti den integrerade kretsen genom metallledare.
"En av de mest lovande metoderna för att övervinna denna begränsning är användningen av optoelektronik när optiska signaler används istället för elektriska. Tyvärr, än så länge finns det ingen teknik för att skapa kiselbaserade integrerade kretsar, där dataöverföring kommer att utföras med ljussignalernas hastighet, säger Alexey Mikhaylov.
Fotoluminescensspektra av prover med SiO2-filmer av olika tjocklek, bestrålat med Kr +, efter glödgning vid 800°C. Insatsen visar temperaturberoendet för PL vid maximum för ett prov med en filmtjocklek på 160 nm. Kredit:Lobachevsky University
Forskare från Nizhny Novgorod har syntetiserat kisellager som kan fungera som ett optiskt aktivt medium. Experimenter, ingenjörer och teoretiker som arbetar i nära samverkan har studerat syntesförhållandena i detalj, optiska egenskaper och den elektroniska strukturen hos dessa lager.
"Inom ramen för detta arbete, för första gången i världen, en hexagonal modifiering av kisel av 9R-fasen erhölls med hjälp av jonimplantation, och ett associerat emissionsband detekterades i det infraröda området av spektrumet. Detta resultat är särskilt viktigt, eftersom detta band är inom området för transparens av silikonljusledare, " säger Alexey Mikhaylov.
Således, Nizhny Novgorod-forskarnas arbete kan tjäna som utgångspunkt för att skapa optoelektroniska integrerade kretsar som kommer att tillverkas med traditionella tekniska operationer och material baserade på kisel.
