Вчені виявили нові унікальні властивості нанопровідників
Крихітні провідники, в тисячі разів тонші людської волосини, виготовлені з напівпровідникових матеріалів є вкрай важливим елементом множини напівпровідникових приладів та інтегральних схем. Завдяки нанопроводникам дослідники розробляють не тільки більш високошвидкісні транзистори, але і об'єднують оптичні прилади з напівпровідниковими приладами, з графеном і з вуглецевими нанотрубками на одній кремнієвій підкладці, дозволяючи обмінюватися інформацією в межах чіпа за допомогою світлових сигналів.
Використання оптичних комунікацій будь-якого виду передбачає те, що потрібно зробити перетворення інформації з електричної форми, використовуваної напівпровідниковими схемами, форму світлових сигналів. Цілком природно, що на зворотному кінці комунікаційного каналу вимагається виконання зворотного перетворення. Для виконання двох вищезазначених типів перетворень використовуються різні матеріали, леговані кремній і германій, які виступають в якості детекторів світла, і матеріали III-V напівпровідникових груп, які ефективно випромінюють світло. Але в недалекому майбутньому, завдяки новому відкриттю, така ситуація може змінитися і для детектування і для випромінювання світла буде використовуватися один і той же матеріал.
У публікації, опублікованій в журналі Nature Communications, дослідники з підрозділу компанії IBM Research в Цюріху продемонстрували, що нанопроводники їх напівпровідникового матеріалу можуть виступати в якості високоефективних випромінювачів світла і в якості чутливих фотодетекторів. А вплив, який змушує матеріал переключити свої функції, є всього лише прикладена до нього механічне напруження. Використовуючи вищезазначену фізичне явище, дослідники опиняться в стані об'єднати функції джерела і приймача світлових сигналів в рамках одного і того ж елемента з певного матеріалу. Це, в свою чергу, дозволить значно зменшити складність майбутніх кремнієвих нанофотонних напівпровідникових чіпів.
"Коли ми розтягуємо нанопроводник уздовж його довжини, він переходить в стан, який ми називаємо прямий забороненою зоною (direct bandgap). У цьому стані він може ефективно випромінювати світло. Але коли ми починаємо стискати нанопроводник уздовж його осі, матеріал докорінно змінює свої електронні властивості і перестає випромінювати світло. Він переходить в стан, зване "псевдопрямым", і в цьому стані напівпровідники III-V групи ведуть себе подібно кремнію або германію, стаючи прекрасними датчиками світла" - розповідає Джорджо Синьорелло (Giorgio Signorello), науковець компанії IBM.
"Ці дивовижні та унікальні властивості нанопровідників є наслідком того, що їх атоми упорядковані особливим чином. Ми називаємо цю особливу кристалічну структуру терміном "Wurtzite". Корінні зміни електронних властивостей такої кристалічної структури відбувається лише при дуже маленьких впливах на нанопроводники, якщо вплив може бути побачене неозброєним оком, то воно не зробить кардинальних змін властивостей матеріалу. І це все є одним з яскравих прикладів можливостей сучасних нанотехнологій".