东京大学研究组成功实现硅发光

　　《让Si及SiC发出各种颜色的光，利用“Dressed光子”实现》一文中向大家介绍了发光硅（Si）和硅光子。硅光子技术是在硅芯片上集成利用光的数据传输“电路”和信号处理“电路”的技术。最近，这项技术接连取得了重大突破。

　　其实，虽然叫做硅光子，但此前，只有光源未能利用硅基实现。这是因为硅这种半导体（间接迁移型半导体）难以实现高效发光。与之相比，LED中常见的氮化镓（GaN）属于直接迁移型半导体，发光效率非常高。正是因为硅不能发光，所以很多“电子技术”备受限制。数据传输和信号处理自不用说，就连显示器技术也是其中之一。TFT等电子电路虽然使用硅基，但发光源却必须采用完全不同的技术，例如必须使萤光管和GaN基LED与液晶技术相结合。从某种意义上来说，有机EL显示器也是因为硅无法发光而开发出来的技术之一。

　　反言之，如果能使硅高效发光，带来的冲击也会很大。不只是数据传输和信号处理领域，把TFT和发光部分都集成在硅晶圆上的新型自发光显示器也有望问世。而且，硅与玻璃（SiO2）的兼容性好，或许还能让半透明的窗户成为显示器或是照明器具。

　　为了实现这种梦幻般的技术，很多研究机构都以“让硅发光”为目标，不断地在做各种尝试。例如：1.在硅中掺入杂质；2.利用“拉曼效应”这一非线性现象；3.把硅加工成非常小的颗粒物（量子点），利用其不同于普通硅的量子效应等。这些尝试都或多或少取得了一些成果，让世间一次又一次地惊呼“硅发光（或是激光振荡）终于实现了！”然而，这些发光要么效率极低，要么必须要通过光激发才能振荡，都没有达到实用水平。

　　开篇提到的那篇文章中报道的技术，是使硅以前所未有的高效率发光的技术。从某个角度来说，这种方法属于（1）在硅中掺入杂质，但说其利用了（3）的量子效应也未尝不可。顺便一提，掺入的杂质是制作p型半导体常用的硼，具有与现有半导体技术兼容性好的优点。发光效率在红外线LED中达到了实用化水平，还实现了激光振荡。而且，发光色还可从红外、蓝色以及白色中自由选择。除了使其发光之外，估计还能用于可对应多种波长的光的光电转换元件，也就是高效率太阳能电池等用途。

　　说了这么多，您或许会觉得这是脱离现实的科幻小说，但这项技术的确已经由东京大学研究生院工学系研究科教授大津元一的研究组开发成功。大津教授以提出光刻技术必不可少的“近场光”概念而知名，这次又拓展了近场光技术，成功实现了硅发光。但就连大津教授本人也说，“起初根本没人相信”。

　　距离大津教授的研究组首次实现硅发光已过去了两年，如今，他们“正在面向实用化与多家企业共同推进开发”（大津）。但对于最初投入实用的将会是什么用途，大津现在还秘而不宣，所以非常令人期待。