據(jù)外媒報(bào)道，50多年來(lái)，科學(xué)家一直在尋找制造能發(fā)光的硅材料的方法。它已經(jīng)成為微電子界的“圣杯”。發(fā)光硅的初選將意味著更快的芯片內(nèi)通信、更低的產(chǎn)熱和更高的電力效率?，F(xiàn)在，來(lái)自埃因霍溫科技大學(xué)(TU/e)的研究人員通過(guò)制造一種能發(fā)光的新型六角形硅合金解決了這個(gè)長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的難題。

六邊形的形狀是創(chuàng)造直接帶隙發(fā)射光子的關(guān)鍵。

“關(guān)鍵在于所謂的半導(dǎo)體帶隙本質(zhì)，”TU/e項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Erik Bakkers指出，“如果一個(gè)電子從導(dǎo)帶‘降’到價(jià)帶，半導(dǎo)體就會(huì)發(fā)出光子：光。”

在傳統(tǒng)的立方硅中，由于導(dǎo)帶和價(jià)帶被取代形成了一個(gè)間接帶隙，所以不能發(fā)射光子。然而，50年前的理論認(rèn)為，六角形的合金硅和鍺會(huì)有一個(gè)直接帶隙。這其中的訣竅就在于制造出這樣一種合金。

這一目標(biāo)一直到人們發(fā)現(xiàn)電子管和電線之后才得以實(shí)現(xiàn)。2015年的時(shí)候，該團(tuán)隊(duì)曾用另一種材料制造出了六邊形硅，另外他們還將其作為模板開(kāi)發(fā)出了帶有鍺外殼的六邊形硅。

“我們能夠做到讓硅原子建立在六邊形模板上這點(diǎn)，這迫使硅原子在六邊形結(jié)構(gòu)中生長(zhǎng)，”該團(tuán)隊(duì)論文的合著者Elham Fadaly說(shuō)道。

相關(guān)研究報(bào)告已發(fā)表在《自然》上。

現(xiàn)在，研究人員需要開(kāi)發(fā)一種硅兼容的激光器。據(jù)Bakkers披露，他們可能能在今年年底之前打造出這樣一款設(shè)備。“如果一切順利，我們可以在2020年制造出一種硅基激光器。這將使得光學(xué)功能在主流電子平臺(tái)上緊密集成，這將打破片上光通信和基于光譜學(xué)的廉價(jià)化學(xué)傳感器的前景。”

由于光子不受電阻的影響并且在傳導(dǎo)介質(zhì)中的散射更小，所以在這過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生熱量，因此能讓功耗大大降低。此另外，在未來(lái)的光子硅上，芯片內(nèi)和芯片間的通信速度可以提高1000倍。該技術(shù)有著許多應(yīng)用場(chǎng)景，諸如自動(dòng)駕駛車輛中的激光雷達(dá)、醫(yī)療和食品行業(yè)的化學(xué)傳感器等等。