解决数十年难题：埃因霍温研究人员开发出能发光的硅材料

六边形的形状是创造直接带隙发射光子的关键。

“关键在于所谓的半导体带隙本质，”TU/e项目负责人Erik Bakkers指出，“如果一个电子从导带‘降’到价带，半导体就会发出光子：光。”

在传统的立方硅中，由于导带和价带被取代形成了一个间接带隙，所以不能发射光子。然而，50年前的理论认为，六角形的合金硅和锗会有一个直接带隙。这其中的诀窍就在于制造出这样一种合金。

这一目标一直到人们发现电子管和电线之后才得以实现。2015年的时候，该团队曾用另一种材料制造出了六边形硅，另外他们还将其作为模板开发出了带有锗外壳的六边形硅。

“我们能够做到让硅原子建立在六边形模板上这点，这迫使硅原子在六边形结构中生长，”该团队论文的合著者Elham Fadaly说道。

相关研究报告已发表在《自然》上。

现在，研究人员需要开发一种硅兼容的激光器。据Bakkers披露，他们可能能在今年年底之前打造出这样一款设备。“如果一切顺利，我们可以在2020年制造出一种硅基激光器。这将使得光学功能在主流电子平台上紧密集成，这将打破片上光通信和基于光谱学的廉价化学传感器的前景。”

由于光子不受电阻的影响并且在传导介质中的散射更小，所以在这过程中不会产生热量，因此能让功耗大大降低。此另外，在未来的光子硅上，芯片内和芯片间的通信速度可以提高1000倍。该技术有着许多应用场景，诸如自动驾驶车辆中的激光雷达、医疗和食品行业的化学传感器等等。