Italų kompanija sukūrė
technologiją, priverčiančią silicį, per kurį
teka elektros srovė, spinduliuoti šviesą.
Ši technologija gali sukelti
revoliuciją elektronikoje, nes išlaisvins lustus
nuo daugybės metalinių sujungimų
sluoksnių, kurie ne tik sulėtina lustų
darbą, bet ir sukelia jų perkaitimą. Vietoje
to atskiri lusto grandynai siuntinėtų
signalus vienas kitam naudodami šviesos pluoštelius.
Mokslininkai bandė išspausti šviesą iš silicio kristalų jau nuo
seno, tačiau rezultatai, kuriuos paskelbė
ST Microelectronics, trečioji pagal
dydį puslaidininkinių prietaisų
gamintoja pasaulyje, užtemdo visus
ankstesniųjų metų pasiekimus. Kompanija
tvirtina kambario temperatūroje pasiekusi 10 proc. dydžio "kvantinį
našumo koeficientą", o tai reiškia, kad
kiekviena dešimtis į puslaidininkį
įpurkštų elektronų pagamina po vieną
fotoną. Šis našumo koeficientas yra
šimtą kartų didesnis, negu buvo
pasiekta anksčiau. ST mano galėsianti
parodyti pirmąjį šviesos diodą iš silicio
dar šiemet.
Kai kurie konkuruojantys mokslininkai, metų metus bandę
tobulinti šviesos diodus iš silicio, neslepia
savo skepticizmo. Viena jų netgi pajuokavo: "Jeigu jie pasieks 10 proc.
našumą, aš imsiuos žemės ūkio."
Iš kitų medžiagų pagaminti
šviesos diodai dažnai viršija 30 proc.
kvantinio našumo ribą, tačiau silicį itin
sunku priversti spinduliuoti šviesą.
Tokiuose puslaidininkiuose, kaip galio arsenidas, fotonai atsiranda tada, kai
elektronai rekombinuoja su kristale esančiomis "skylėmis". Bet silicyje abi
šios dalelės nėra linkusios
rekombinuoti, todėl elektronų ir skylių energija
galiausiai išsiskiria kaip šiluma. Todėl
Savo Coffa ir jo kolegos iš ST laboratorijos Katanijoje (Sicilija) sukūrė
silicį, kuriame šviesą spinduliuoja
kristale esantys erbio, retosios žemės
elemento, jonai.
Naujas puslaidininkis išspinduliuoja fotoną, kai erbio atomai sugrįžta iš sužadintos būsenos į pagrindinę.
Erbio jonai yra implantuojami į silicio dioksido sluoksnį, tankiai
prigrūstą mažyčių švaraus silicio
nanokristalų (žr. pav,). ST atskleidžia nedaug
proceso detalių, bet galima suprasti, kad
į tokį sluoksnį yra injektuojami
elektronai, sužadinantys erbio jonus. Kuomet erbio jonai relaksuoja iš šios
sužadintosios būsenos į pagrindinę, jie
išspjauna fotonus. Tokių fotonų energija
yra labai tinkama diapazonui, kuris šiandien naudojamas optiniam ryšiui.
Pirmuosiuose ST šviesos dioduose iš silicio optiniai signalai bus
naudojami elektriniam didelę ir
mažą įtampą naudojančių grandyno dalių
atskyrimui. Tradiciniame luste kyla pavojus, kad tarp šių dalių įvyks
trumpas jungimas, sudeginsiantis daugelį
komponentų. Pasitelkus ne elektrinį,
bet optinį sujungimą, toks pavojus bus
pašalintas.