Новая технология позволяет изготавливать уникальную модификацию кремния.

Считается, что оптические компьютеры ждёт большое будущее, так как они способны работать быстрее, чем всем нам знакомые устройства на кремниевых транзисторах. Однако для начала нужно добиться того, чтобы кремний, практически неспособный к излучению света, изменил свойства.

Тонкий слой модифицированного кремния на границе с пленкой. (Фото: Нижегородский государственный университет им. Лобачевского)Открыть в полном размере
Кремний не раз пытались заставить светиться под воздействием тока, но попытки эти особого успеха они не принесли. Для изготовления светодиодов лучше подходят другие полупроводники. Тем не менее, существует гексагональная модификация кремния, которая может излучать в инфракрасном диапазоне. А чтобы получить эту модификацию, нужно деформировать кристаллическую решетку обычного кремния. Такие методы есть, но они не подходят для промышленного производства.

Алена Никольская, Дмитрий Королев и их коллеги из Нижегородского государственного университета им. Лобачевского заметили, что кремний меняет структуру и превращается в гексагональную модификацию после «бомбардировки» ионами.

Сначала кристаллы, покрытые тонкой пленкой оксида кремния, облучали ионами криптона. Исследователи экспериментировали с разной толщиной пленок, от 120 до 300 нанометров. Затем кристаллы обжигали при температуре около 800 °C. Изучение образцов с помощью просвечивающего электронного микроскопа показало, что после такой обработки на границе некоторых кристаллов и пленок появился тонкий слой гексагонального кремния. У образцов с самой толстой пленкой структура не поменялась.

Любопытно, что энергии ионов во время опытов не хватало на то, чтобы пробить пленку и достичь кристаллов. Скорее всего, «бомбардировка» меняла только форму пленки, а уже пленка деформировала верхний слой кристаллов кремния. Термическая обработка приводила к тому, что атомы в кристалле кремния выстраивались в необычном порядке, поясняют авторы в публикации в Applied Physics Letters. Возможно, схожим образом можно модифицировать и кристаллы германия, считают специалисты.
Важно, что промышленные методы облучения ионами различных материалов уже давно изобретены, так что, возможно, и эту новую разновидность облучения промышленность вскоре освоит – ведь кремний и германий, скорее всего, ещё долго будут основным сырьем для микросхем.