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東京都市大學(xué)制作出嵌入鍺量子點(diǎn)的硅基LED

發(fā)布時(shí)間:2010-05-28 來(lái)源:技術(shù)在線

產(chǎn)品特性:
  • 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(guò)電流注入可以發(fā)出波長(zhǎng)為1.2μm左右的光線
應(yīng)用范圍:

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(kāi)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(guò)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(zhǎng)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(guò)電流注入可以發(fā)出波長(zhǎng)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(wú)論在熱力學(xué)上還是在化學(xué)性能上都很穩(wěn)定,綜合來(lái)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(guò)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(zhǎng)變更為可用于通信的1.5μm頻帶。將在2~3年后開(kāi)發(fā)出作為光開(kāi)關(guān)工作的元件,并實(shí)現(xiàn)實(shí)用化”。
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