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東京都市大學制作出嵌入鍺量子點的硅基LED

發(fā)布時間:2010-05-28 來源:技術在線

產(chǎn)品特性:
  • 具有提高電子和空穴之間重組率的作用
  • 元件活性層部分的直徑約為3μm
  • 可在室溫下,通過電流注入可以發(fā)出波長為1.2μm左右的光線
應用范圍:

東京都市大學(原武蔵工業(yè)大學)宣布其制作出了采用鍺(Ge)量子點的硅發(fā)光元件,并在室溫下確認了基于電流激勵的發(fā)光現(xiàn)象。由于可在CMOS工藝中使用具有兼容性的制造工藝、還有望實現(xiàn)激光振蕩,距離硅光子的實現(xiàn)更近了一步。


元件的構造。基本為pin構造,i層上排列了鍺量子點。還確認到了作為二極管的整流特性。

開發(fā)此次發(fā)光元件的是東京都市大學綜合研究所硅納米科學研究中心。在基于硅的pin構造元件的i層中,嵌入了直徑為數(shù)十~100nm的鍺微小粒子(量子點),這種粒子“具有提高電子和空穴之間重組率的作用”(硅納米科學研究中心主任、東京都市大學工學部教授丸泉琢也)。丸泉表示,“量子點是通過MBE(分子束外延)法在約400℃溫度下形成的,因此元件的制造工藝與CMOS工藝具有兼容性”。元件活性層部分的直徑約為3μm。


電流注入時的發(fā)光波長和發(fā)光強度的變化

現(xiàn)已確認,該元件可在室溫(300K)下,通過電流注入可以發(fā)出波長為1.2μm左右的光線。發(fā)光的內(nèi)部量子效率為10-2。丸泉表示,“除了量子效率較高外,該元件無論在熱力學上還是在化學性能上都很穩(wěn)定,綜合來看比現(xiàn)有的硅類發(fā)光元件更有優(yōu)勢”。


與其他硅類發(fā)光元件的比較

另外,該元件還呈現(xiàn)出如果增加注入電流、發(fā)光強度就會大幅提高的傾向,因此丸泉表示,“如果通過光子結晶形成共振器構造,就應該會產(chǎn)生激光振蕩。今后計劃將發(fā)光波長變更為可用于通信的1.5μm頻帶。將在2~3年后開發(fā)出作為光開關工作的元件,并實現(xiàn)實用化”。
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