Ученые получили новый материал для оптоэлектроники и фотоники. Он представляет собой одну из гексагональных модификаций кремния с их лучшими излучательными свойствами по сравнению с обычным кубическим кремнием, который традиционно используют в микроэлектронном производстве. Результаты опубликованы в журнале Applied Physics Letters.

Проблема поиска светоизлучающих материалов, совместимых с традиционными кремниевыми технологиями, особо остро встала в связи с тем, что нужно увеличивать быстродействие интегральных схем. Дело в том, что в стандартном исполнении оно ограничивается скоростью передачи электрических сигналов внутри схемы по металлическим проводникам.

«Одним из наиболее перспективных подходов к преодолению этого ограничения считается использование подходов оптоэлектроники, когда электрические сигналы заменяются оптическими, — комментирует один из авторов работы, сотрудник Нижегородского государственного университета имени Н.И. Лобачевского. — К сожалению, пока нет технологий, позволяющих создавать интегральные схемы на основе кремния, в которых передача данных будет осуществляться со скоростью световых сигналов».

Технология, с помощью которой ученые создали новый материал, базируется на имплантации ионов инертных газов в диэлектрическую пленку на кремнии. При этом в материале появляются механические напряжения, релаксация которых при высокотемпературном отжиге приводит к фазовому переходу в подложке кремния на границе со слоем диэлектрика. Таким образом, в исходной подложке кремния образуется приповерхностный слой новой фазы, который может быть использован в оптически активных элементах интегральных схем.

Работа российских ученых сможет послужить отправной точкой для создания оптоэлектронных интегральных схем, изготавливаемых с помощью традиционных технологических операций и материалов на основе кремния.