Наши исследователи серьёзно продвинулись на пути к решению одной из сложнейших задач оптоэлектроники. Работу проводили специалисты университета им. Н. И. Лобачевского (ННГУ) совместно с коллегами из Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева (НГТУ) при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований.
Объектом изучения стал кремний, являющийся основным материалом электронной техники, на которой основываются все информационно-вычислительные технологии, играющие ключевую роль в современной цивилизации.
На пути дальнейшего повышения быстродействия интегральных схем, по словам заведующего лабораторией научно-исследовательского физико-технического института университета Лобачевского Алексея Михайлова, лежит ограничение скорости распространения электрических сигналов по металлическим межсоединениям.
– Проблема требует их замены на оптические волноводы и тем самым перехода от традиционной электроники к оптоэлектронике, в которой на первый план в качестве активных элементов выступают не транзисторы, а излучатели и приёмники света, – пояснил Алексей Михайлов.
Кремний является удовлетворительным приёмником, но плохим излучателем света, что связано с особенностью его электронной структуры.
Выход из этой ситуации учёные пытаются найти в переходе либо к нанокристаллическому кремнию, либо к нанесению на кремний плёнок других светоизлучающих материалов. Однако для нанокристаллов кремния излучательная способность всё же недостаточна для практического применения.
Одним из эффективных способов решения проблемы является введение в кремний особого рода линейных дефектов – дислокаций. Высокую концентрацию дислокаций можно создать в поверхностном слое, облучая его ионами кремния с энергией порядка сотни килоэлектронвольт и затем производя отжиги при высоких температурах. При этом кремний излучает свет как раз на нужной длине волны.
Ранее коллективом университета им. Лобачевского было сделано открытие: дополнительное ионное легирование бором способно усиливать люминесценцию.
Учёными экспериментально было установлено, что повышение термостойкости при ионном легировании бором действительно происходит.
Полученные результаты, уверены нижегородские учёные, укрепляют перспективу применения кремния в оптоэлектронике.