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#光子#解决数十年难题：埃因霍温研究人员开发出能发光的硅材料

据外媒报道 ， 50多年来 ， 科学家一直在寻找制造能发光的硅材料的方法 。它已经成为微电子界的“圣杯” 。发光硅的初选将意味着更快的芯片内通信、更低的产热和更高的电力效率 。现在 ， 来自埃因霍温科技大学(TU/e)的研究人员通过制造一种能发光的新型六角形硅合金解决了这个长达数十年的难题 。
#光子#解决数十年难题：埃因霍温研究人员开发出能发光的硅材料
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六边形的形状是创造直接带隙发射光子的关键 。
“关键在于所谓的半导体带隙本质 ， ”TU/e项目负责人Erik Bakkers指出 ， “如果一个电子从导带‘降’到价带 ， 半导体就会发出光子：光 。”
在传统的立方硅中 ， 由于导带和价带被取代形成了一个间接带隙 ， 所以不能发射光子 。然而 ， 50年前的理论认为 ， 六角形的合金硅和锗会有一个直接带隙 。这其中的诀窍就在于制造出这样一种合金 。
#光子#解决数十年难题：埃因霍温研究人员开发出能发光的硅材料
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【#光子#解决数十年难题：埃因霍温研究人员开发出能发光的硅材料】这一目标一直到人们发现电子管和电线之后才得以实现 。2015年的时候 ， 该团队曾用另一种材料制造出了六边形硅 ， 另外他们还将其作为模板开发出了带有锗外壳的六边形硅 。
“我们能够做到让硅原子建立在六边形模板上这点 ， 这迫使硅原子在六边形结构中生长 ， ”该团队论文的合著者Elham Fadaly说道 。
相关研究报告已发表在《自然》上 。
现在 ， 研究人员需要开发一种硅兼容的激光器 。据Bakkers披露 ， 他们可能能在今年年底之前打造出这样一款设备 。“如果一切顺利 ， 我们可以在2020年制造出一种硅基激光器 。这将使得光学功能在主流电子平台上紧密集成 ， 这将打破片上光通信和基于光谱学的廉价化学传感器的前景 。”
由于光子不受电阻的影响并且在传导介质中的散射更小 ， 所以在这过程中不会产生热量 ， 因此能让功耗大大降低 。此另外 ， 在未来的光子硅上 ， 芯片内和芯片间的通信速度可以提高1000倍 。该技术有着许多应用场景 ， 诸如自动驾驶车辆中的激光雷达、医疗和食品行业的化学传感器等等 。


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