EO

Slicium dat licht uitzendt

27 april 2021 om 05:16 uur

Fadaly: "Als we SiGe kunnen dwingen om licht uit te zenden, zou het een ideaal materiaal zijn om elektronische en opto-elektronische functionaliteiten op één chip te verenigen. Daarmee rekken we de grenzen flink op voor apparaten met silicium-chips."

TU/e=er Elham Fadaly legde de basis voor computerchips op basis van licht. Ze slaagde er namelijk in om silicium licht te laten uitstralen, door het in een nieuwe vorm te dwingen.


Haar werk werd door Physics World uitgeroepen tot Doorbraak van het Jaar en ze ontving de Nanotechnology Young Researcher award . Fadaly promoveerde op 16 april Cum Laude aan de vakgroep Applied Physics.

 

Silicium is een uiterst inefficiënte ‘lichtemitter', waardoor het niet kan worden gebruikt in laserapparatuur: de basis van snelle computers en hogesnelheidscommunicatie. Het oplossen van deze heilige graal zou een revolutie teweegbrengen in de computerwereld. Het maakt chips namelijk sneller dan ooit tevoren.

 

Van kubisch naar zeshoekig

Efficiënte lichtemissie voor optische telecommunicatie vereist een infrarood golflengtegebied van 3,5-1,8 μm. Maar legeringen van silicium-germanium (SiGe) bestaan van nature uit een optisch inactieve kubische structuur. Efficiënte lichtemissie zou mogelijk zijn, voorspelt een theorie, wanneer het silicium in een zeshoekige structuur wordt geforceerd. Maar het is een enorme uitdaging om die hexagonale structuur te bereiken in deze klasse van materialen.

 

Hexagonale nanodraden als mal

Tijdens haar promotieonderzoek ontwikkelde Fadaly hoogwaardige hexagonale op silicium-gebaseerde legeringen in grote volumes. Deze legeringen bleken in staat om licht efficiënt uit te zenden en hadden uitstekende opto-elektronische eigenschappen. Fadaly: "Ik heb de rangschikking van de atomen van de van natuurlijke kubische silicium-structuur veranderd in de veelbelovende hexagonale. Ik maakte daarvoor hexagonale nanodraad-sjablonen, een soort mal, om de gewenste kristalstructuur over te brengen op SiGe."

 

In samenwerking met haar collega's onderzocht Fadaly de kwaliteit van het nieuwe materiaal met verschillende structurele en optische karakteriseringstechnieken, waarbij de topkwaliteit van het hexagonale silicium werd bevestigd. Fadaly identificeerde een onconventioneel type kristaldefect in het materiaal en wist het vormingsmechanisme ervan te doorgronden. Hierdoor kon ze deze ongewenste defecten voorkomen en kristallen van zeer hoge kwaliteit produceren.

 

Regelbaar

Door de precieze samenstelling van de legering te variëren, kon ze de uitgezonden golflengte bovendien over een groot bereik inregelen en tegelijk de superieure optische eigenschappen behouden.

Haar promotor, Erik Bakkers: "Het emissie-rendement van het nieuwe materiaal is vergelijkbaar met dat van direct-bandgap groep-III-V halfgeleiders, de huidige state-of-the-art lasermaterialen."

 

Volgende stap: geïntegreerde laser

Nu de efficiënte lichtemissie in silicium is aangetoond, is een laser de volgende mijlpaal.

 

Gerelateerd nieuws

Van inbraakalarm tot zwarte gaten detector

Van inbraakalarm tot zwarte gaten detector

Is zwaartekracht een kwantumfenomeen? Dat is een van de grote open vragen in de natuurkunde. Vorig jaar is aan de RUG een experiment bedacht dat deze vraag kan beantwoorden. Dit jaar laten de onderzoekers zien dat…

Schilderen met halfgeleiders

Schilderen met halfgeleiders

Amolf-onderzoekers Lukas Helmbrecht en Wim Noorduin hebben een reactieve inkt ontwikkeld die op een even reactief canvas kan worden geschilderd. De inkt reageert met het materiaal op het canvas en wordt een halfgeleider…

Qutech realiseert eerste kwantumnetwerk op basis van verstrengeling

Qutech realiseert eerste kwantumnetwerk op basis van verstrengeling (video)

QuTech in Delft heeft het eerste kwantumnetwerk gebouwd dat drie kwantumprocessors met elkaar verbindt. Bovendien hebben ze in een proof-of-principle demonstratie twee essentiële kwantumnetwerk-protocollen uitgevoerd.…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

7 juni 2021, online

Vision, Robotics & Motion business event

Het online alternatief voor de vakbeurs Vision, Robotics & Motion.

15 juni 2021

Webinar: Hoe data inzichtelijk te maken en te gebruiken via Cloud-toepassingen

Gericht op het inzichtelijk en bruikbaar maken van machine- en procedata

17 juni 2021

Schneider Electric Webinar: Cloud-oplossingen voor industriële processen

Gericht op op het hoe en waarom van Cloud-oplossingen

Meer agendapunten »