Imagen de microscopio electrónico de la capa de la fase de silicio hexagonal en la interfaz con la película de SiO2 irradiada (a) y el patrón de reflejos de difracción obtenido mediante la transformada de Fourier de la región seleccionada (b). Crédito:Universidad Lobachevsky
Un equipo de científicos de la Universidad Lobachevsky (Nizhny Novgorod, Rusia) ha obtenido un material con una nueva estructura para aplicaciones en optoelectrónica y fotónica de próxima generación. Este material es una de las modificaciones hexagonales del silicio, que tienen mejores propiedades radiativas en comparación con el silicio cúbico convencional, que se utiliza tradicionalmente en microelectrónica.
La tecnología original para fabricar este material se basa en la implantación de iones de gas inerte en una película dieléctrica sobre silicio para crear tensión mecánica. La relajación de la tensión durante el recocido a alta temperatura da como resultado una transición de fase en el sustrato de silicio en la interfaz con la capa dieléctrica. Por lo tanto, se forma una capa cercana a la superficie con una nueva fase en el sustrato de silicio inicial. Esta capa se puede utilizar en elementos ópticamente activos de circuitos integrados.
Según uno de los investigadores, Alexey Mikhaylov, El problema de buscar materiales emisores de luz compatibles con las tecnologías tradicionales del silicio se ha vuelto particularmente acuciante durante la última década debido a la necesidad de incrementar aún más la velocidad de los circuitos integrados. En el presente, esta velocidad está limitada por la tasa de transmisión de señales eléctricas dentro del circuito integrado a través de conductores metálicos.
"Uno de los enfoques más prometedores para superar esta limitación es el uso de optoelectrónica cuando se utilizan señales ópticas en lugar de eléctricas. Desafortunadamente, hasta ahora no existen tecnologías para crear circuitos integrados basados en silicio, en el que la transferencia de datos se llevará a cabo a la velocidad de las señales luminosas, "dice Alexey Mikhaylov.
Espectros de fotoluminiscencia de muestras con películas de SiO2 de varios espesores, irradiado con Kr +, después del recocido a 800 ° C. El recuadro muestra la dependencia de la temperatura del PL como máximo para una muestra con un espesor de película de 160 nm. Crédito:Universidad Lobachevsky
Los científicos de Nizhny Novgorod han sintetizado capas de silicio que pueden actuar como un medio ópticamente activo. Experimentadores, Los ingenieros y teóricos que trabajan en estrecha interacción han estudiado en detalle las condiciones de síntesis, propiedades ópticas y la estructura electrónica de estas capas.
"En el marco de este trabajo, por primera vez en el mundo, Se obtuvo una modificación hexagonal de silicio de la fase 9R mediante implantación de iones, y se detectó una banda de emisión asociada en la región infrarroja del espectro. Este resultado es especialmente importante, Dado que esta banda está en el campo de la transparencia de las guías de luz de silicio, "Dice Alexey Mikhaylov.
Por lo tanto, El trabajo de los investigadores de Nizhny Novgorod puede servir como punto de partida para la creación de circuitos integrados optoelectrónicos que se fabricarán utilizando operaciones tecnológicas tradicionales y materiales basados en silicio.
