硅光子技術全面普及：體驗硅發(fā)光技術的進展（三）
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本圖為可利用最近開發(fā)的CMOS兼容技術制作的發(fā)光元件。MIT通過注入電流成功使Ge-on-Si元件實現(xiàn)了激光振蕩（a）。日立制作所和東京大學荒川研究室也通過電流注入技術成功使Ge-on-Si元件實現(xiàn)了發(fā)光（b）。另外，東京大學大津研究室成功使pin型硅元件實現(xiàn)了高效率發(fā)光（c）。實現(xiàn)了多種波長的發(fā)光。（圖（b）由PECST制作，（c）由東京大學大津研究室拍攝）
*間接遷移型＝根據(jù)波數(shù)和電子能量分析半導體的能帶結(jié)構時，價帶中能量最大的波數(shù)與導帶中能量最小的波數(shù)各不相同。波數(shù)是與動量有關的物理量，因此即使想把導帶的電子遷移到價帶中，一般來說，不符合動量守恒定律就無法遷移，也就是說無法發(fā)光。能發(fā)光的能帶結(jié)構被稱為直接遷移型。
打破這個常識的研究單位之一就是美國麻省理工學院（MIT）。MIT于2010年通過光激發(fā)使鍺發(fā)光，2012年通過注入電流，成功使鍺實現(xiàn)了激光振蕩。
成功的秘訣是對鍺進行高濃度n型摻雜，將其能帶結(jié)構變成直接遷移型。目前的摻雜濃度為4×1019個/cm3，對于半導體來說非常高。在有關鍺的研究中，與MIT有交流的東京大學的和田自信地表示，“還差一步，如果能達到1020個/cm3以上的摻雜，就能實現(xiàn)與化合物半導體相當?shù)陌l(fā)光增益。硅光子全部能利用（硅和鍺等）IV族材料實現(xiàn)”。
日立制作所和東京大學荒川研究室也實現(xiàn)了鍺發(fā)光。日立制作所到2年前為止一直在進行通過量子效果使硅發(fā)光的研究，之后開始研究鍺。同樣是利用高濃度的n型摻雜鍺，在此基礎上通過SiN對鍺施加應變，并已確認這種方法可以提高發(fā)光強度。
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