硅量子點發光機制研究取得新成果
延續了半個多世紀的摩爾定律預計將在2020年左右失效，硅基光電集成技術有望接替微電子成為未來信息技術的基石，但硅基光電子集成技術的實用化面臨缺少硅基片上光源這一最後障礙。因此，硅基片上光源是當前半導體技術皇冠上的明珠，其研製成功將引領整個硅基光電子集成技術的重大變革。硅光電集成技術處於前沿探索階段的半導體量子計算晶元的核心地位，可為集成在同一個晶元上的量子器件與光電器件提供信息交換和通信。
國際上，已提出硅量子點、硅鍺超晶格、鍺錫合金、應變鍺、III-V 族與硅的混合集成、稀土元素摻雜、硅同素異晶體等硅基片上光源方案，但迄今還沒有可用於硅光電集成技術的實用化光源。硅量子點在1988年被製備出後，得到廣泛研究，成為實現硅發光的有力候選者，但硅量子點的發光機制及是否高效發光存在爭議。2010年，荷蘭阿姆斯特丹大學教授 Gregorkiewicz 研究組發表在Nature Nano的論文，發現高能熱 PL 峰隨硅量子點的變小在能量上發生反常的顯著紅移，而基態 PL 峰跟預期的一樣在量子束縛效應作用下發生藍移，這個高能 PL 峰來自硅的 Г-Г 直接帶隙躍遷。如果這一結論成立，那麼，由此外推可以發現當硅量子點縮小到2納米以下後可以實現由間接帶隙到直接帶隙的轉變，從而實現硅量子點直接帶隙發光，論文一經發表後立即引起廣泛關注和跟進研究。
中國科學院半導體研究所超晶格國家重點實驗室研究員駱軍委，使用現代納米計算技術模擬真實的硅量子點，計算得到的吸收和發光光譜與最新發展的單量子點光譜技術得到的硅量子點光譜非常吻合，在系統分析了硅量子點電子結構隨量子點大小變化後，發現處於高能硅直接帶隙躍遷並沒有隨硅量子點的變小而顯著發生紅移，並最終導致硅量子點成為直接帶隙發光，這推翻了 Gregorkiewicz 研究組認為的硅量子點可以成為直接帶隙發光的發現，該研究將在全球範圍內及時制止在該硅基發光方向進行無謂的研究。
研究成果近日在線發表在Nature Nanotechnology上，研究工作得到了國家自然科學基金委、中組部青年千人計劃的支持。
a,根據 Gregorkiewicz 研究組的實驗數據，硅量子點間接帶隙基態 PL 帶和高能直接帶隙 PL 帶隨量子點直徑大小改變的變化。b,對於直徑3納米硅量子點，我們在溫度為 70K 測得的單量子發光譜和吸收譜與理論計算結果的比較。c,Gregorkiewicz 研究組的實驗數據指出隨量子點減小直接帶隙在能量上迅速紅移（光譜上的紅移是指光子能量變小，光子波長變長），而我們的理論結果指出隨硅量子點變小，直接帶隙沒有發生顯著紅移，而是有一點藍移。
來源：中國科學院半導體研究所
※如何避免宇宙飛船上的男女情？NASA火星任務或派出全女性團隊
※日本電視台揭露，福島核電站放射性污水或4月開始外漏禍及東亞
※宜家引入科技服務向亞馬遜宣戰，亞馬遜收購線下連鎖店衝擊零售業
※日本御火山3年後再次噴發，雪山頂上煙霧四起，航拍場面蔚為壯觀
※以色列考古學家在4000年前墓穴內發現「零食罐」
TAG:東北亞財經 |