Светоизлучающие структуры на базе слоев SiGe:Er

Нижний Новгород, 2012 г.

Матвеев С.А. аспирант 1 г/о, ФзФ ННГУ

НОВАТОР 2012

2

Актуальность

2011:Intel представили 22нм транзисторы

2015:Intel планируют переход на технологию 15нм

~2020:Достигнут предел минимальных размеров Si транзисторов

2012:«НИИМЭ и Микрон» (г. Зеленоград) работают по технологии 90нм. (Отставание ~10 лет)

3

Актуальность

ОПТОЭЛЕКТРОНИКА

Современная оптоэлектроника (на основе материалов A3B5) не совместима с кремниевой технологией

Необходима кремниевая оптоэлектроника

2006:Разработаны SiGe фотодетекторы (A.Yamada, // Thin Solid Films. 2006. V.508. P.399.)

2008:Intel создали SiGe фотодетектор и с его помощью показали увеличение быстродействия до 340 Ггц.

Кремниевый светоизлучающий диод еще не создан

4

Пути решения проблемы

- Ионная имплантация- Молекулярно-пучковая эпитаксия- Газофазная эпитаксия

5

Наше конкурентное преимущество

Комбинированный метод МПЭ кремния в среде германа

6

Объект коммерциализации

Технология изготовления светоизлучающего SiGe:Er-диода

Планируется получение патентов на диод и на светоизлучающие SiGe:Er слои для его изготовления

Заинтересованные предприятия:- ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Седакова», г. Н.Новгород

- Научно-производственное объединение измерительной

техники, г. Королев

- ОАО «НИИМЭ и Микрон», г. Зеленоград

- ОАО «Ангстрем», г. Зеленоград

- Другие предприятия электронной промышленности

7

Ближайшие цели

8

Команда

Автор:Матвеев С.А. аспирант Физического Факультета ННГУ;инженер НИФТИ ННГУ

Денисов С.А.Сотрудник НИФТИ ННГУ, консультант по техническим аспектам работы

Шенгуров В.Г.Зав. лаб. НИФТИ ННГУ, консультант по научным вопросам

Степихова М.В.Сотрудник ИФМ РАН, консультант по теоретическим расчетам диодной структуры

9

Спасибо за внимание!

10

Фотолюминисценция слоев Si1-XGeX:Er, выращенных на КНС-подложках

• Внутренняя квантовая эффективность >20%Z.F. Krasilnik, V.Ya. Aleshkin, B.A. Andreev, O.B. Gusev, W. Jantsch, L.V. Krasilnikova, D.I. Kryzhkov, V.P. Kuznetsov, V.G. Shengurov, V.B. Shmagin, N.A. Sobolev, M.V. Stepikhova, A.N. Yablonsky “SMBE grown uniformly and selectively doped Si:Er structures for LEDs and lasers” // in “Towards the First Silicon Laser” Eds. L. Pavesi, S. Gaponenko, L. Dal Negro, NATO Science Series, Kluwer Academic Publishers, 2003, pp.445-454.

• Внешняя квантовая эффективность ~0,2%M.V. Stepikhova, L.V. Krasil’nikova, Z.F. Krasil’nik, V.G. Shengurov, V.Yu. Chalkov, S.P. Svetlov, D.M. Zhigunov, V.Yu. Timoshenko, P.K. Kashkarov “Si/SiGe:Er/Si structures for laser realization: Theoretical analysis and luminescent studies” // Journal of Crystal Growth, Vol.288, Iss.1, pp.65-69 (2006).

• Внешняя квантовая эффективность достигает значения 6.3×10-5 при T =77 KL. Krasilnikova, M. Stepikhova, Yu. Drozdov, V. Chalkov, V. Shengurov, Z. Krasilnik “On the role of heterolayer relaxation in luminescence response of Si/SiGe:Er structures” // Physica Status Solidi (c), vol. 8, No.3, pp. 1044-1048 (2011).

Si1-xGex:Er active layerSi layer

Si layer

Si substrate

1.54 mz

Si1-xGex:Er active layerSi layer

Si layer

Si substrate

Si1-xGex:Er active layerSi layer

Si layer

Si substrate

1.54 mz

zx

y

Optical mode distribution

Planar Si/Si1-xGex/Si waveguides

dwall=0.320 µm dair=1.155 µm

Bragg mirror

Si substrate

Bragg mirror Active cavity

Si1-xGex:Er active layer

5 pairs 1 pair