Keuntungan Implantasi Ion Silicon Dalam Optoelektronika

Keuntungan Implantasi Ion Silicon Dalam OptoelektronikaSilikon adalah bahan utama dalam rekayasa elektronik. Semua teknologi informasi dan komputasi yang memainkan peran kunci dalam peradaban modern didasarkan pada silikon: komputer, komunikasi, astronotika, biomedis, robotika, dan banyak lagi.

Menurut Alexey Mikhaylov yang merupakan Seeorang penjudi di situs www.bukamaha.net dan  Kepala laboratorium di Institut Penelitian Fisika dan Teknologi Universitas Lobachevsky, batu sandungan utama dalam upaya meningkatkan kecepatan sirkuit terpadu adalah kecepatan terbatas rambatan sinyal listrik pada kabel interkoneksi logam. “Ini membutuhkan penggantian interkoneksi logam dengan pandu gelombang optik dan, dengan demikian, transisi dari elektronik tradisional ke optoelektronika, di mana elemen aktifnya adalah penghasil dan penerima cahaya daripada transistor,” kata Alexey Mikhaylov.

Penjelasan Keuntungan Implantasi Ion Silicon Dalam Optoelektronika

Penjelasan Keuntungan Implantasi Ion Silicon Dalam OptoelektronikaSilicon menunjukkan kinerja yang memuaskan sebagai penerima cahaya, tetapi, tidak seperti semikonduktor A3B5, adalah penghasil cahaya yang buruk karena celah pita tidak langsung dari semikonduktor ini. Fitur struktur elektroniknya ini, menurut hukum mekanika kuantum, secara tegas melarang emisi cahaya (pendaran) di bawah eksitasi eksternal.

“Akan sangat tidak diinginkan untuk menolak dari silikon pada tahap baru, karena kita harus meninggalkan teknologi yang dikembangkan dengan sempurna untuk produksi massal dari sirkuit terpadu. Ini akan melibatkan biaya bahan yang sangat besar, belum lagi masalah lingkungan yang timbul ketika bekerja dengan Bahan A3B5, “kata Profesor David Tetelbaum, Peneliti Terkemuka di Universitas Lobachevsky.

Para ilmuwan yang bermain taruhan online di mahakita.org berusaha menemukan jalan keluar dari situasi ini dengan menggunakan silikon nanokristalin, atau dengan melapisi silikon dengan film dari bahan pemancar cahaya lainnya. Namun, emisivitas (efisiensi pendaran) dari nanocrystals silikon masih tidak cukup untuk aplikasi praktis.

Selain itu, silikon nano-kristal memancarkan di daerah di tepi “merah” dari radiasi terlihat, sementara banyak aplikasi teknis, khususnya dalam teknologi komunikasi serat optik, membutuhkan panjang gelombang yang lebih panjang (sekitar 1,5 μm). Namun, penggunaan lapisan material “asing” pada substrat silikon tidak kompatibel dengan teknologi silikon tradisional.

Cara efektif untuk mengatasi masalah ini adalah dengan memperkenalkan jenis cacat linear khusus yang dikenal sebagai dislokasi pada silikon. Para peneliti telah sampai pada kesimpulan bahwa konsentrasi tinggi dislokasi dapat dicapai di lapisan permukaan silikon dengan menyinari dengan ion silikon dengan energi dari urutan seratus keV dan kemudian menganilnya pada suhu tinggi. Dalam hal ini, silikon memancarkan cahaya tepat pada panjang gelombang yang tepat — mendekati 1,5 μm.

“Intensitas pendaran tampaknya tergantung pada kondisi implantasi dan anil. Namun, masalah utama dengan pendaran terkait dislokasi adalah bahwa ia paling menonjol pada suhu rendah (di bawah ~ 25 K) dan meluruh dengan cepat ketika suhu naik. Oleh karena itu, Sangat penting untuk menemukan cara untuk meningkatkan stabilitas termal dari luminescence terkait dislokasi, “lanjut Alexey Mikhaylov.

Para ilmuwan Universitas Lobachevsky bersama dengan rekan-rekan mereka dari Institut RAS Fisika Solid State (Chernogolovka) dan Universitas Teknik Negeri Alekseev (Nizhny Novgorod) telah membuat kemajuan yang signifikan dalam menyelesaikan masalah ini dengan dukungan dari Yayasan Rusia untuk Riset Dasar (hibah No. 17-02-01070).

Sebelumnya, ditemukan bahwa salah satu cara untuk mencapai photoluminescence terkait dislokasi dalam sampel silikon adalah dengan menanamkan ion silikon menjadi silikon (self-implantation) dengan anil berikutnya. Ini terbukti bukan satu-satunya manfaat teknologi implantasi, ketika tim dari Universitas Lobachevsky menemukan bahwa doping ion boron tambahan dapat meningkatkan pendaran. Namun, fenomena peningkatan sifat pendaran saja tidak menyelesaikan masalah utama. Selain itu, masih belum jelas bagaimana doping ion boron mempengaruhi stabilitas termal luminesensi, yang merupakan parameter utama, dan dalam kondisi apa (jika ada) efek seperti itu akan paling jelas.

Dalam studi ini, para ilmuwan telah mengkonfirmasi secara eksperimental peningkatan stabilitas termal silikon yang didoping dengan ion boron. Selain itu, efeknya secara nonmonotonik tergantung pada dosis boron, dan dalam kisaran dosis tertentu, maksimum kedua yang diucapkan di wilayah 90 hingga 100 K muncul pada intensitas versus kurva suhu, bersama dengan suhu rendah biasanya di wilayah 20 K.

“Penting untuk dicatat bahwa efek” menguntungkan “boron adalah unik dalam arti bahwa penggantian ion boron oleh pengotor akseptor lain tidak mengarah pada efek yang dijelaskan di atas. Setelah menyempurnakan mode doping ion boron dan perlakuan panas dari sampel silikon di mana pusat-pusat luminesensi terkait dislokasi dibentuk oleh iradiasi dengan ion silikon, kami telah menemukan bahwa dengan dosis tertinggi ion boron yang digunakan sebelumnya dan perlakuan panas tambahan pada 830 ° C, adalah mungkin untuk mencapai tingkat luminesensi yang terukur. pada suhu kamar, “simpul Profesor Tetelbaum.

Hasil yang diperoleh selama optimasi lebih lanjut dari implantasi dan kondisi perlakuan panas mencerahkan prospek untuk aplikasi silikon dalam optoelektronik.