Lisa Lock tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir
Redaktorların qeydləri
CGeSn/GeSn MQWs heterostrukturları. Kredit: Təkmil Materiallar (2025). DOI: 10.1002/adma.202506919
Jülich Tədqiqat Mərkəzinin və Leibniz İnnovativ Mikroelektronika İnstitutunun (IHP) tədqiqatçıları əvvəllər heç vaxt mövcud olmayan bir material hazırlayıblar: karbon, silisium, germanium və qalaydan ibarət sabit ərinti. CSiGeSn kimi qısaldılmış yeni birləşmə elektronika, fotonika və kvant texnologiyasının interfeysində tətbiqlər üçün maraqlı imkanlar açır.

Bu materialı xüsusi edən, silisium kimi dörd elementin də dövri cədvəlin IV qrupuna aid olmasıdır. Bu, çip sənayesində istifadə olunan standart istehsal üsulu ilə uyğunluğu təmin edir – CMOS prosesi – mühüm üstünlükdür.

Forschungszentrum Jülich-dən Dr. Dan Buca izah edir: “Bu dörd elementi birləşdirərək, biz çoxdankı məqsədə nail olduq: son Qrup IV yarımkeçirici”. Tədqiqat Advanced Materials jurnalında dərc olunub .

Yeni ərinti materialın xassələrini təmiz silisiumun imkanlarından kənarda olan komponentlərə, məsələn, optik komponentlərə və ya kvant sxemlərinə imkan verən dərəcədə tənzimləməyə imkan verir . Bu strukturlar istehsal zamanı birbaşa çipin üzərinə inteqrasiya oluna bilər.

Kimya burada aydın məhdudiyyətlər qoyur: Yalnız silisiumla eyni qrupdan olan elementlər vaflidəki kristal qəfəsə mükəmməl uyğunlaşır. Digər qruplardan olan elementlər həssas quruluşu pozur. Əsas proses epitaksiya adlanır, yarımkeçirici texnologiyasında nazik təbəqələrin atom dəqiqliyi ilə substratda yerləşdirildiyi əsas prosesdir.

Doktor Bucanın komandası müxtəlif tədqiqat qrupları ilə birlikdə artıq silisium, germanium və qalayı birləşdirərək tranzistorlar, fotodetektorlar, lazerlər, LEDlər və termoelektrik materialları inkişaf etdirməyə nail olmuşdu. Karbonun əlavə edilməsi indi bant boşluğuna daha böyük nəzarət təmin edir – elektron və fotonik davranışı müəyyən edən əsas amil.

“Nümunə, otaq temperaturunda da işləyən lazerdir. Silikon qrupunun bir çox optik tətbiqləri hələ də başlanğıc mərhələsindədir”, – Doktor Buca izah edir. “Həmçinin geyilə bilən cihazlarda və kompüter çiplərində istiliyi elektrik enerjisinə çevirmək üçün uyğun termoelektriklərin inkişafı üçün yeni imkanlar var”.

Dr. Dan Buca (solda) və Andreas Tiedemann (sağda) vafli örtmək üçün istifadə edilən AIXTRON-dan CVD sistemində.
Uzun müddət belə bir materialın istehsalının praktiki olaraq qeyri-mümkün olduğu düşünülürdü. Karbon atomları kiçik, qalay atomları isə böyükdür və onların bağlanma qüvvələri çox fərqlidir. Yalnız istehsal prosesinə dəqiq düzəlişlər etməklə bu ziddiyyətləri birləşdirmək mümkün oldu – AIXTRON AG-nin sənaye CVD sistemindən istifadə etməklə. Heç bir xüsusi aparat tələb olunmurdu, sadəcə olaraq çip istehsalında artıq standart olana oxşar avadanlıq tələb olunurdu.

Nəticə vahid tərkibə malik yüksək keyfiyyətli material oldu. Bu, həmçinin bütün dörd elementdən hazırlanmış kvant quyusu strukturlarına əsaslanan ilk işıq yayan diodun yaranmasına səbəb oldu – bu, yeni optoelektronik komponentlərə doğru mühüm addım idi.

“Material tənzimlənən optik xassələrin və silisium uyğunluğunun unikal birləşməsini təklif edir” deyir, IHP-dən professor Dr. “Bu, miqyaslana bilən fotonik, termoelektrik və kvant texnologiyası komponentlərinin əsasını qoyur .”

Daha çox məlumat: Omar Concepción et al, C-Si-Ge-Sn-in Adaptiv Epitaksiyası: Fərdiləşdirilə bilən Kütləvi və Kvant Strukturları, Qabaqcıl Materiallar (2025). DOI: 10.1002/adma.202506919

Jurnal məlumatı: Təkmil materiallar

Jülich Araşdırma Mərkəzi tərəfindən təmin edilmişdir