2021年6月10
来自RAS显微结构物理研究所、下诺夫哥罗德洛巴切夫斯基国立大学、ITMO大学、莫斯科罗蒙诺索夫国立大学和A.M.普罗霍罗夫普通物理研究所已经找到了一种提高硅的光致发光的方法。众所周知，硅是现代电子的核心，是光子的发射体和吸收体。这一发现可能为光子集成电路铺平道路，提高其性能。这篇论文发表在杂志上激光与光子学评论。
近80年来，半导体技术中的“自然选择”使硅成为芯片的主要材料。大多数数字微电路是使用CMOS技术（CMOS）制作的，CMOS代表互补金属氧化物半导体。然而，制造商在进一步提高其性能的道路上遇到了障碍：CMOS电路中元件的高密度导致的热释放。
一个潜在的解决方案是通过将微电路元件之间的金属连接转换为光学连接来减少热量的产生:与导体中的电子不同，光子可以在波导中以最小的热量损失传播很远的距离。
“向与CMOS兼容的光子集成电路的过渡还将使现代计算机中芯片内部和单个芯片之间的信息传输速率大大提高，从而使它们更快。不幸的是，硅本身与光的相互作用较弱：它是一个较差的光子发射体和吸收体。因此因此，驯服硅与光有效地相互作用是一项基本任务。”Skoltech的高级研究员、论文的第一作者Sergey Dyakov说。
Dyakov和他的同事已经成功地利用锗量子点和一种特别设计的光子晶体来增强硅基光致发光。他们使用了连续介质谐振器基于绑定状态,一个想法借用量子力学:这些谐振器创建有效约束的光里面自对称谐振腔内的电磁场不对应的对称性周围空间的电磁波。
他们还选择锗纳米岛作为发光源，这种发光源可以嵌入硅芯片上所需的位置。“在连续介质中使用束缚态使发光强度增加了100多倍。”Dyakov说，并指出它可以引导我们找到与CMOS兼容的光子集成电路。
“研究结果为创造基于硅的高效辐射源开辟了新的可能性，这种辐射源内置于具有光学信号处理功能的现代微电子电路中。目前有许多研究小组致力于创造基于此类结构及其与opt上其他元件耦合原理的发光二极管电子芯片，”Skoltech光子学和量子材料中心纳米光子学理论组组长Nikolay Gippius教授说。亚博网站下载
来源:https://www.skoltech.ru/en