硅光子技术全面普及：体验硅发光技术的进展（三）

　　本图为可利用最近开发的CMOS兼容技术制作的发光元件。MIT通过注入电流成功使Ge-on-Si元件实现了激光振荡（a）。日立制作所和东京大学荒川研究室也通过电流注入技术成功使Ge-on-Si元件实现了发光（b）。另外，东京大学大津研究室成功使pin型硅元件实现了高效率发光（c）。实现了多种波长的发光。（图（b）由PECST制作，（c）由东京大学大津研究室拍摄）

　　*间接迁移型＝根据波数和电子能量分析半导体的能带结构时，价带中能量最大的波数与导带中能量最小的波数各不相同。波数是与动量有关的物理量，因此即使想把导带的电子迁移到价带中，一般来说，不符合动量守恒定律就无法迁移，也就是说无法发光。能发光的能带结构被称为直接迁移型。

　　打破这个常识的研究单位之一就是美国麻省理工学院（MIT）。MIT于2010年通过光激发使锗发光，2012年通过注入电流，成功使锗实现了激光振荡。

　　成功的秘诀是对锗进行高浓度n型掺杂，将其能带结构变成直接迁移型。目前的掺杂浓度为4×1019个/cm3，对于半导体来说非常高。在有关锗的研究中，与MIT有交流的东京大学的和田自信地表示，“还差一步，如果能达到1020个/cm3以上的掺杂，就能实现与化合物半导体相当的发光增益。硅光子全部能利用（硅和锗等）IV族材料实现”。

　　日立制作所和东京大学荒川研究室也实现了锗发光。日立制作所到2年前为止一直在进行通过量子效果使硅发光的研究，之后开始研究锗。同样是利用高浓度的n型掺杂锗，在此基础上通过SiN对锗施加应变，并已确认这种方法可以提高发光强度。