Sugárzó félvezetők szilícium és germánium a mikroelektronikához
A szilícium és a germánium félvezető tulajdonságaik miatt nélkülözhetetlen anyagok a mikroelektronikában. Optikai tulajdonságaik azonban kevésbé kedvezőek: a szilícium és a germánium szinte semmilyen sugárzást nem bocsát ki kristályos formában (a porózus szilícium kivételével). Éppen ezért jelenleg nincsenek e két anyagon alapuló fénykibocsátó diódák vagy szilárdtest lézerek. Hiányosság, amely évtizedek óta foglalkoztatja a tudósokat.
De a "félvezetői horizonton" ezüst bélés van. Egy német-holland kutatócsoportnak sikerült hatékonyan ösztönöznie a két félvezetőből készült ötvözet ragyogását. Ez fontos előfeltételt teremt a szilíciumon és a germániumon alapuló szilárdtest lézer számára - írja Erik Bakkers, az Eindhoveni Műszaki Egyetem munkatársa a "Nature" folyóiratban.
Világító huzalok köbös kristályszerkezettel
Egy ilyen lézer közvetlenül integrálható a közös számítógépes chipekbe, és ezáltal felgyorsítja az adatfeldolgozást. Mivel a szilícium chipek ekkor képesek voltak egyszerre feldolgozni az elektromos és az optikai jeleket. Az optoelektronikában eddig a gallium-arzenid vagy az indium-spid összetett félvezetőkből készített félvezető lézereket használták. Ezeket azonban nehéz elhelyezni a szilícium áramkörön.
Az a tény, hogy a szilícium és a germánium, ellentétben a gallium-arzeniddel, szinte semmilyen fényt nem bocsát ki, kristályrácsaik köbös szerkezetének köszönhető. Az elektronok számára nehéz a vezetési sávról az energetikailag alacsonyabb vegyérték sávra váltani. Ez megnehezíti a fotonok kibocsátását. Bakkers kutatói mára nagy tisztaságú szilíciumból és germániumból készült vékony drótokat termesztettek. Ebben az atomok hatszögletű kristályrácsot alkotnak.
Ez lehetővé teszi, hogy az izgatott elektronok könnyebben áttérjenek a vegyérték sávra, és fénykvantumokat hozzanak létre. Ha a vezetékeket lézerfénnyel besugározzák, akkor széles spektrális tartományban bocsátanak ki infravörös fotonokat. A hullámhosszak optikai kommunikációra használhatók. A Bakkers kutatói szerint a szilícium-germánium ötvözet optikai tulajdonságai összehasonlíthatók a gallium-arsenidével.