Novice: Optoelektronika
20 januar 2021
Raziskovalci Univerze v Surreyju so razvili enostopenjski postopek za večjo obremenitev monokristalnega silicija, kot je bilo doseženo prej (Mateus G. Masteghin et al, "Stress-strain engineering of single-crystalline silicon membranes by ion implantation: Towards direct" -polprevodniki s skupino vrzel-IV', Phys. Rev. Materials 5, 124603). Odkritje (za katerega je patent v teku) bi lahko bilo ključnega pomena za prihodnji razvoj silicijeve fotonike, ki je trenutno omejen zaradi pomanjkanja poceni, učinkovitih in enostavno integriranih optičnih oddajnikov.
Zdaj raziskovalci s sedežem v Surreyu prenašajo isti postopek na germanij. Če bodo uspešni, bi lahko odprli vrata ustvarjanju germanijevih laserjev, ki so združljivi z računalniki na osnovi silicija, in bi lahko prinesli nove optoelektronske naprave za komunikacijske sisteme. To bi rešilo problem pregrevanja, ki postaja grožnja razvoju računalniških sistemov na osnovi silicija, in odpravilo bi potrebo po razvoju dragih in težko integracijskih naprav III-V (priljubljeno področje raziskav, ki ga je treba poskušati premagati pregrevanje).
Premestitev fotonike v celoti na silicij je bil dolgo zastavljen cilj. Medtem ko je bilo veliko uspehov pri razvoju pasivnih silicijevih fotonskih naprav, je laser, ki je združljiv s industrijo CMOS in uporablja elemente iz iste skupine periodnega sistema, do zdaj ostal nedosegljiv. Raziskovalni svet za inženirstvo in fizikalne znanosti Združenega kraljestva (EPSRC) je ekipi pred kratkim podelil donacijo za projekt New Horizons, da bi izkoristili svoje inovacije in napredovali pri svojem delu.
Nov pristop je tudi pomemben korak k ustvarjanju senzorjev bližnjega infrardečega spektra, ki bi lahko utrli pot k razvoju bolj izpopolnjenih pametnih telefonov – na primer njihovo opremljanje s požarnimi alarmi in senzorji za ogljikov monoksid.
Novi časopis v Fizični pregledni materiali opisuje, kako je ekipa ustvarila napetost z ionsko implantacijo v viseče membrane na podoben način kot zategovanje kože bobniča. Učinek nastane z upogibom implantiranega območja navzdol zaradi še vedno kristalinične plasti pod implantiranim, amorfiziranim zgornjim delom v mehanizmu, ki je podoben bimetalnemu traku, izpostavljenemu temperaturni spremembi.
Ekipa z Inštituta za napredno tehnologijo in Oddelka za fiziko Univerze v Surreyu je dokazala (z uporabo mikroramanske spektroskopije), da je mogoče ustvariti do 3.1 % dvoosne natezne deformacije in do 8.5 % enoosne deformacije, vendar kažejo pot do še večjih deformacij. , ki ga je mogoče doseči s spreminjanjem vrst vsadka in z izkoriščanjem osnovne smeri kristala.
Metoda daleč presega prejšnje rekorde z uporabo kompleksnejših pristopov. V polprevodniškem germaniju skupine IV pride do posrednega v neposrednega prehoda v elektronski pasovni vrzeli pri veliko nižjih napetostih kot pri siliciju, kjer ta nova metoda ponuja ogromen potencial.
Čeprav je postopek sorazmerno preprost in kaže pot do vsestranske, hitre, splošno uporabne in široko dostopne tehnike za nadzor deformacij, je njegov razvoj zahteval uporabo dveh nacionalnih objektov: Surrey Ion Beam Center (ki uporabnikom omogoča izvajanje najrazličnejših raziskav z uporabo ionske implantacije, ionskega obsevanja in analize ionskih žarkov, ki ima tudi obsežne zmogljivosti za obdelavo in karakterizacijo) in National Physical Laboratory (Nacionalni inštitut za meroslovje Združenega kraljestva, ki razvija in vzdržuje nacionalne primarne merilne standarde in zagotavlja, da so vrhunske znanost o merjenju pozitivno vpliva v resničnem svetu).
Slika: Ta poskus je pomagal razumeti učinek implantacije ionskega žarka na tanke monokristalne membrane z ustvarjanjem analogije s kapljico tekočine, nameščeno na tanko elastično membrano, v kateri njena teža povzroči upogib navzdol (upogib) filma pod kapljico. , čemur sledi pojav radialnih gub. Merilna vrstica ustreza 10 µm. (Slika: Univerza v Surreyu).
"Kar me navdušuje pri tem, je preprostost metode in to, da jo je mogoče preprosto prenesti na proizvodne metode," pravi dr. David Cox, višji raziskovalec na Inštitutu za napredno tehnologijo na Univerzi v Surreyu. »Vznemirljivo bo videti, ali bo to lahko tako pomembno vplivalo na polprevodniško fotoniko skupine IV kot dolgoletna zapuščina Alfa Adama pri razvoju laserjev s kvantnimi jamicami na osnovi napetih plasti III-V. Fotonika bo za 21. stoletje to, kar je bila elektronika za 20. stoletje: revolucionarna,« meni.
"Videti izničenje gub in sploščitev membran v realnem času je bilo osupljivo," pravi dr. študent Mateus Masteghin, glavni avtor študije. "Ta nova tehnika obljublja, da bo zelo moteča na področju fotonike, in veselim se nadaljnjega razvoja novih naprav, ki temeljijo na tej predlagani tehniki."
https://journals.aps.org/prmaterials/
www.surrey.ac.uk/advanced-technology-institute
Vir: http://www.semiconductor-today.com/news_items/2022/jan/surrey-200122.shtml
- O meni
- Naslov
- Napredna tehnologija
- Analiza
- primerno
- OBMOČJE
- Na voljo
- Širina
- ogljika
- spremenite
- Communications
- kompleksna
- računalniki
- bi
- Svet
- Ustvarjanje
- Crystal
- Razvoj
- razvili
- razvoju
- Razvoj
- naprave
- Odkritje
- enostavno
- učinek
- Elektronika
- Inženiring
- poskus
- Izkoristite
- FAST
- Film
- narava
- Naprej
- Prihodnost
- odobri
- skupina
- Horizons
- Kako
- HTTPS
- velika
- slika
- vpliv
- Pomembno
- Inovacije
- IT
- januar
- laser
- laserji
- vodi
- Tekočina
- si
- materiali
- več
- nacionalni
- Ponudbe
- odprite
- Papir
- patent
- fizično
- Fizikalne znanosti
- Fizika
- Popular
- problem
- proizvodnja
- Projekt
- resnični svet
- zapis
- evidence
- Raziskave
- pregleda
- Lestvica
- Znanost
- ZNANOSTI
- polprevodnik
- senzorji
- pomemben
- Podoben
- Enostavno
- Skin
- pametne telefone
- standardi
- Strains
- Strip
- študent
- študija
- predložen
- uspešno
- sistemi
- Tehnologija
- Prihodnost
- čas
- vrh
- Prenos
- Uk
- univerza
- Uporabniki
- Kaj
- pogosto
- delo
- svet
- bi
- donos