Новый кремний

🕛 17.07.2009, 16:57

Материал под названием черный кремний выглядит очень перспективным для применения в производстве более дешевых и чувствительных фотодетекторов и фотоустройств, усиливая потенциал существующих методов производства кремния. Одна из ключевых характеристик материала - множество микроскопических конусоподобных образований на его поверхности, придающих характерный цвет - не настолько важна, как казалось изначально. Исследователи из Гарвардского университета, первыми открывшие черный кремний, сейчас изучают модифицированную форму материала, не содержащую конусов, но имеющую те же уникальные оптоэлектронные свойства. Из-за тусклой окраски ей придумано другое название - розовый кремний, хотя отличить его по внешнему виду от обычного сложно.

Черный кремний был открыт случайно командой, возглавляемой гарвардским физиком Эриком Мазуром (Eric Mazur). Группа создала материал осаждением паров сернистой смеси на кремниевую пластину в вакууме, облучив затем пластину фемтосекундным лазером для реорганизации структуры на наномасштабном уровне. Черный кремний способен поглощать свет в более широком спектре частот - от видимого до близко- и коротковолнового инфракрасного излучения, свободно проходящего через обычный кремний. Кроме того, он более чувствителен к видимому свету. Названные преимущества позволяют делать фотодетекторы более дешевыми, обладающими меньшими размерами и заменить дорогостоящие материалы, применяемые в инфракрасных датчиках оптоволоконных проводников, систем безопасности и т.д.

Однако есть и негативные моменты. Как говорит Джеймс Кэри (James Carey), изучавший свойства материала еще студентом в лаборатории Мазура, а теперь сооснователь базирующейся в Беверли компании SiOnyx, созданной для его коммерциализации, конусоподобные образования на поверхности черного кремния, возникающие под действием фемтосекундного лазера, могут вызвать сложности в производственном процессе - например, при крупномасштабном выпуске. Кроме того, эти же характерные особенности материала мешают его подробному изучению. Поэтому в лаборатории Мазура усовершенствовали процесс изготовления кремниевых пластин, изменив свойств лазерного излучения, которое изменяло структуру материала, присоединявшего всего от 1% до 2% атомов серы. При этом поверхность оставалась гладкой и приобретала розовый оттенок, а новые свойства в виде поглощения инфракрасного излучения остались.

В данное время SiOnyx озабочена обращением потенциала нового кремния в коммерческое русло. Рынок должен хорошо принять материал, не требующий существенной модификации производственных линий, а более низкая стоимость при расширенных характеристиках станут дополнительными плюсами. Разработчики планируют начать выпуск новых фотодетекторов в конце этого года.