- 具有提高電子和空穴之間重組率的作用
- 元件活性層部分的直徑約為3μm
- 可在室溫下，通過電流注入可以發(fā)出波長為1.2μm左右的光線
東京都市大學(xué)（原武蔵工業(yè)大學(xué)）宣布其制作出了采用鍺（Ge）量子點(diǎn)的硅發(fā)光元件，并在室溫下確認(rèn)了基于電流激勵(lì)的發(fā)光現(xiàn)象。由于可在CMOS工藝中使用具有兼容性的制造工藝、還有望實(shí)現(xiàn)激光振蕩，距離硅光子的實(shí)現(xiàn)更近了一步。
元件的構(gòu)造。基本為pin構(gòu)造，i層上排列了鍺量子點(diǎn)。還確認(rèn)到了作為二極管的整流特性。
開發(fā)此次發(fā)光元件的是東京都市大學(xué)綜合研究所硅納米科學(xué)研究中心。在基于硅的pin構(gòu)造元件的i層中，嵌入了直徑為數(shù)十～100nm的鍺微小粒子（量子點(diǎn)），這種粒子“具有提高電子和空穴之間重組率的作用”（硅納米科學(xué)研究中心主任、東京都市大學(xué)工學(xué)部教授丸泉琢也）。丸泉表示，“量子點(diǎn)是通過MBE（分子束外延）法在約400℃溫度下形成的，因此元件的制造工藝與CMOS工藝具有兼容性”。元件活性層部分的直徑約為3μm。
電流注入時(shí)的發(fā)光波長和發(fā)光強(qiáng)度的變化
現(xiàn)已確認(rèn)，該元件可在室溫（300K）下，通過電流注入可以發(fā)出波長為1.2μm左右的光線。發(fā)光的內(nèi)部量子效率為10-2。丸泉表示，“除了量子效率較高外，該元件無論在熱力學(xué)上還是在化學(xué)性能上都很穩(wěn)定，綜合來看比現(xiàn)有的硅類發(fā)光元件更有優(yōu)勢(shì)”。
與其他硅類發(fā)光元件的比較
另外，該元件還呈現(xiàn)出如果增加注入電流、發(fā)光強(qiáng)度就會(huì)大幅提高的傾向，因此丸泉表示，“如果通過光子結(jié)晶形成共振器構(gòu)造，就應(yīng)該會(huì)產(chǎn)生激光振蕩。今后計(jì)劃將發(fā)光波長變更為可用于通信的1.5μm頻帶。將在2～3年后開發(fā)出作為光開關(guān)工作的元件，并實(shí)現(xiàn)實(shí)用化”。
