“发光的硅纳米线揭示了怎么将光学器件放入CPU中”

集成电路的重要术语是集成。 制造设施综合的东西的能力限制了可以使用的技术和可以安全采用的材料。 如果你提出不同的材料和工艺，整个链条就会断裂。 提出这种案件的人必须指望你对你现在的职位的适应性提出质疑。 兼容的原因是笔记本电脑找不到激光电源的集成电路。

但是，使用发光(但是还没有发射激光)的硅的演示有可能提高使用与集成电路兼容的材料制造激光的能力。

看起来明亮的一面

光学和激光是高速数据传输的基础。 请勿使用铜线以1tb / s的速度传输数据。 而是使用玻璃和稍微微调过的非常昂贵的激光二极管。 但是，激光二极管的制造工艺和材料与集成电路制造不兼容。 因此，虽然可以在ram模块和cpu之间创建光互连，但是必须用某种方法将光器件正确地粘接在硅芯片上。 研究室愿意为了这样的创业而牺牲博士生，但是博士生机器人伸缩性差，维护价格高，同时其配置会变得外观暗淡。

更好的应对方法是让硅发光，但实际上我不喜欢它。 虽然原因并不多也不复杂，但确实需要用几句话来说明。

光由电子等带电粒子产生，释放能量释放光子。 在半导体中，电子不能只具有旧的能量。 必须具有材料结构允许的能量。 半导体中可使用的电子状态有限，有可能引起问题。 例如，一个电子可能具有相当旧的能量，但是所有的低能状态都已经被电子占据了，所以这样就不能发射。

比这更黑暗的状况。 因为状态的定义不限于能量。 它们的特征包括运动量、角动量等。 因此，为了节约能量，也许可以利用低能状态的电子，但是电子由于动量不正确，不能直接进入该状态。

这正是硅中的电子面临的问题。 电子被激发，为了消除其多余的能量，必须发射近红外光子。 但是，所有可用的低能状态都要求电子，发射光子，改变动量(一般是反弹硅原子)。 。 这个组合非常不可能发生，因为这个电子只在碰撞附近反弹，就会失去能量和动量。

电子不能轻易越过能垒的材料被称为间接带隙半导体。 在这些半导体中，几乎不发光。

硅不是唯一的这种材料。 研究者受到近亲锗行为的启发，但锗行为也没有启发。 如果改变锗的晶体结构(锗原子的排列方法)，电子就可以在不改变动量的情况下发射光子。 换言之，带隙根据材料的结构而从间接直接变化。

我们最好在一起

为了使硅发光，研究者转向了合金。 有关半导体的一个很酷的事件是，一旦合金化解决，光学和电子的特征就会顺利地发生变化。 向硅中添加锗后，得到的合金开始显示锗的特征。 但是，有些属性可以连续调整，而其他属性则不能。 带隙是直接或间接的，不是混合的。 那么，让硅发光需要多少锗呢？

答案约为65%。

为了得出这个数字，研究人员栽培了硅锗合金纳米线。 使用纳米线，可以选择使硅·锗合金形成正确的晶体结构并形成带隙的模板材料。 研究者也可以比较不同质量的晶体结构。

研究人员的实验侧重于质量:纳米线需要接近完美才能从中获得合理的光量。 所有晶体都有错误(间隙或位错)，优质晶体更少。 但是，当研究者完全完成纳米线的制造工艺时，产生的纳米线会发出惊人的大量光。

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