210 likes | 319 Views
Lesz-e szilíciumon világító dióda? Horváth Zsolt József Óbudai Egyetem , Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar, Mikroelektronikai és Technológiai Intézet MTA Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézet. A kérdés „Lesz-e szilíciumon világító dióda?” Nem egyértelmű:
E N D
Lesz-e szilíciumon világító dióda? Horváth Zsolt József Óbudai Egyetem, Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar, Mikroelektronikai és Technológiai Intézet MTA Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézet
A kérdés • „Lesz-e szilíciumon világító dióda?” • Nem egyértelmű: • - Lesz-e szilíciumból készült világító dióda? • Lesz-e szilícium hordozón készült világító dióda? • Széleskörű kutatások folynak mindkét területen. • Si indirekt sávú félvezető, alkalmatlan LED létrehozására. • MIÉRT kutatják?
Motiváció 1., CMOS logikai IC-k disszipációja A frekvencia nem növelhető tovább a disszipáció miatt: P ~ f, CL. A blokkokat összekötő vonalak nagy kapacitásúak és sok helyetfoglalnak. Optikai csatolás a blokkok között: CMOS áramkörökbe integrálható LED-ek és detektorok – technológiai kompatibilitás.
Motiváció • 2., System-On-Chip – különböző funkciók integrációja egyetlen csipen. • Szükség van : • optikai adatátvitelre, • optikai csatolókra, • hullámvezetőkre, • - optikai és mechanikai érzékelőkre.
Kutatási irányok • Si-alapú LED-ek • pórusos szilícium – 90-es években • Si nanokristályok szigetelőkben • lavina pn és pnp diódák • MIS diódák • Nem Si alapú LED-ek Si hordozón
Eredmények Si LED-ek Si nanokristályos szerkezetek Si nanokristályok SiO2-ben J. De la Torre et al., Physica E 17 (2003) 604
Si nanokristályok SiNx-ben Cho et al.Appl. Phys. Lett. 86 (2005) 071909
Mechanizmus • Si nanokristály - indirekt. • Electrolumineszcencia szobahőmérsékleten. • Magyarázat: lumineszcens centrumok a NK/szigetelő határfelületen. • Gerjesztés: • elektron és lyuk injekció alagutazással vagy a hibahelyeken keresztül • - lumineszcens centrumok gerjesztése forró elektronokkal.
Ritka földfém adalékolás hatása • Irrera et al., Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 216 (2004) 222 • Adalékolatlan Erbium Túlium
Nanokristály növesztés Ionsugaras szintézis Szilíciumban gazdag szigetelőréteg leválasztása és hőkezelése. Rétegenkénti leválasztás és hőkezelés (1100 Co). CVD – nem kell utólagos hőkezelés. Ionsugaras szintézis SiO2-ben P. Normand et al. , Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 216 (2004) 228
CVDSiO2-ben és Si3N4-ben Y.-H. Wu et al., Electrochem. Solid-State Lett., 11 (2008) H131. P. Basa, et. al., Physica E, 38, (2007) 71.
Eredmények Si LED-ek pnp lavina dióda L. W. Snyman, et al., IEEE J. QUANTUM ELECTRONICS, 46, (2010 ) 906.
pnp lavina dióda L. W. Snyman, et al., IEEE J. QUANTUM ELECTRONICS, 46, (2010 ) 906.
Eredmények Si LED-ek MIS dióda S. Kuai, A. Meldrum,/ Physica E 41 (2009) 916. dox=1-2 nm
MIS dióda Mechanizmus: Nyitó irány: az injektált elektron rekombinácója. Záró irány: lavina letörés. S. Kuai, A. Meldrum, Physica E 41 (2009) 916
Eredmények Nem Si alapú LED-ek Si hordozón GaAs/AlGaAs nanoszálas LED Katsuhiro Tomioka et al., Nano Lett., 10, (2010), 1639.
GaAs/AlGaAsnanoszálas LED Katsuhiro Tomioka et al., Nano Lett., 10, (2010), 1639.
Eredmények Nem Si alapú LED-ek Si hordozón ZnO nanoszálas LED Y. He et al., J. Nanopart. Res. (2010) 12, 169.
Eredmények Nem Si alapú LED-ek Si hordozón Ballisztikus LED B. Gelloz et al., Jpn. J. Appl. Phys., 47, (2008) 2902.
Válasz a kérdésre „Lesz-e szilíciumon világító dióda?” Valószínűleg lesz a System-On-Chip keretében. Világításra nem fogják használni.