Imagem microscópica eletrônica da camada da fase hexagonal de silício na interface com o filme de SiO2 irradiado (a) e o padrão de reflexos de difração obtido pela transformada de Fourier da região selecionada (b). Crédito:Universidade Lobachevsky
Uma equipe de cientistas da Universidade Lobachevsky (Nizhny Novgorod, Rússia) obteve um material com uma nova estrutura para aplicações em optoeletrônica e fotônica de próxima geração. Este material é uma das modificações hexagonais do silício, que têm melhores propriedades radiativas em comparação com o silício cúbico convencional, que é tradicionalmente usado em microeletrônica.
A tecnologia original para a fabricação deste material é baseada na implantação de íons de gás inerte em um filme dielétrico de silício para criar estresse mecânico. O relaxamento da tensão durante o recozimento de alta temperatura resulta em uma transição de fase no substrato de silício na interface com a camada dielétrica. Assim, uma camada próxima à superfície com uma nova fase é formada no substrato de silício inicial. Esta camada pode ser usada em elementos opticamente ativos de circuitos integrados.
De acordo com um dos pesquisadores, Alexey Mikhaylov, o problema da busca de materiais emissores de luz compatíveis com as tecnologias tradicionais de silício tornou-se particularmente urgente durante a última década devido à necessidade de aumentar ainda mais a velocidade dos circuitos integrados. Atualmente, essa velocidade é limitada pela taxa de transmissão de sinais elétricos dentro do circuito integrado por meio de condutores de metal.
“Uma das abordagens mais promissoras para superar essa limitação é o uso de optoeletrônica quando sinais ópticos são usados em vez de elétricos. até agora não há tecnologias para a criação de circuitos integrados baseados em silício, em que a transferência de dados será realizada na velocidade dos sinais da luz, "diz Alexey Mikhaylov.
Espectros de fotoluminescência de amostras com filmes de SiO2 de várias espessuras, irradiado com Kr +, após recozimento a 800 ° C. A inserção mostra a dependência da temperatura do PL no máximo para uma amostra com uma espessura de filme de 160 nm. Crédito:Universidade Lobachevsky
Os cientistas de Nizhny Novgorod sintetizaram camadas de silício que podem atuar como um meio opticamente ativo. Experimentadores, engenheiros e teóricos que trabalham em estreita interação estudaram em detalhes as condições de síntese, propriedades ópticas e a estrutura eletrônica dessas camadas.
“No âmbito deste trabalho, pela primeira vez no mundo, uma modificação hexagonal de silício da fase 9R foi obtida por meio de implantação iônica, e uma banda de emissão associada foi detectada na região infravermelha do espectro. Este resultado é especialmente importante, uma vez que esta banda está no campo da transparência das guias de luz de silício, "Alexey Mikhaylov diz.
Assim, o trabalho dos pesquisadores de Nizhny Novgorod pode servir de ponto de partida para a criação de circuitos optoeletrônicos integrados que serão fabricados usando operações tecnológicas tradicionais e materiais à base de silício.
