Lysande kisel kan ge snålare kretsar

Forskare vid Tekniska universitetet i Eindhoven i Nederländerna har tagit ett viktigt steg mot en laser i kisel. I tidskriften Nature beskriver de hur de lyckats få en legering av kisel och germanium att sända ut ljus.

Halvledaren kisel är normalt ovillig att lysa. Tricket som forskarna tog till var att ändra materialets kristallstruktur från kisels normala kubiska form till en hexagonal struktur. Genom den nya symmetrin ändrades även de optiska egenskaperna.

Forskarna hoppas nu kunna gå vidare och utveckla en laser av samma material. Det skulle bli en viktig komponent i så kallade fotoniska kretsar där informationen färdas som ljus istället för elektroner.

– En ljuskälla i kisel är något av en helig graal för fotoniska kretsar och något som forskare länge försökt utveckla, säger Klaus Jöns, forskare inom kvant- och biofotonik vid Kungliga tekniska högskolan.

Fotoniska chip skulle bli mer energieffektiva än de som sitter i dagens datorer. Fotoner susar fram utan det motstånd som elektroner möter med värmeutveckling som följd. Värmeutvecklingen är ett stort hinder för att kunna krympa dagens elektroniska kretsar ytterligare.

En annan fördel med lasrar i kisel är att de skulle kunna tillverkas med samma processer som dagens integrerade kretsar. Klaus Jöns påpekar dock att den ljuskälla som nu presenterats i så fall behöver utvecklas vidare.

– Sättet de i dag bygger den på i form av en nanotråd, passar inte för storskalig tillverkning.

Han ser resultatet som en viktig milstolpe  på vägen mot en ny generation energisnåla kretsar som bygger på fotoner istället för elektroner.

– Datorer står i dag för en stor del av vår energiförbrukning och framtidens datorer behöver bli mer energisnåla.

Läs en tidigare artikel om fotonik i Forskning & Framsteg här.