Para peneliti dari Forschungszentrum Jülich dan Leibniz Institute for Innovative Microelectronics (IHP) di Jerman telah berhasil menciptakan paduan semikonduktor baru yang stabil, yang terdiri dari karbon, silikon, germanium, dan timah (CSiGeSn). Material inovatif ini berpotensi mendorong kemajuan signifikan dalam bidang elektronik, fotonik, dan teknologi kuantum.
Selama bertahun-tahun, para ilmuwan menghadapi tantangan besar dalam menggabungkan keempat elemen Grup IV ini ke dalam satu kisi kristal yang stabil, mengingat perbedaan ukuran atom dan perilaku ikatan yang mencolok. Namun, melalui rekayasa presisi dan penggunaan sistem deposisi uap kimia (CVD) dari AIXTRON AG, tim peneliti berhasil mengatasi hambatan fisik tersebut untuk menghasilkan material berkualitas tinggi yang seragam.
Dr. Dan Buca dari Forschungszentrum Jülich, salah satu pemimpin penelitian, menyatakan bahwa pencapaian ini merupakan realisasi tujuan jangka panjang untuk menciptakan semikonduktor Grup IV pamungkas. Paduan baru ini memungkinkan penyesuaian sifat material yang memungkinkan komponen melampaui kemampuan silikon murni, seperti untuk komponen optik atau sirkuit kuantum. Kemampuan untuk menyempurnakan sifat elektronik dan optik ini menawarkan dimensi baru dalam desain chip.
Salah satu keuntungan utama CSiGeSn adalah kompatibilitasnya dengan proses manufaktur chip standar, yaitu proses CMOS. Kompatibilitas ini sangat penting karena memungkinkan komponen-komponen baru yang canggih diproduksi menggunakan infrastruktur semikonduktor yang ada, menghilangkan salah satu hambatan terbesar untuk komersialisasi. Hal ini membuka potensi aplikasi yang luas, mulai dari laser dan fotodetektor hingga sirkuit kuantum dan perangkat termoelektrik.
Penelitian ini, yang hasilnya telah dipublikasikan dalam jurnal bergengsi Advanced Materials, merupakan langkah maju yang signifikan dalam penelitian semikonduktor. Kemampuan untuk mengintegrasikan paduan baru ini ke dalam proses manufaktur yang ada merupakan keuntungan utama, yang berpotensi mempercepat adopsinya. Para peneliti juga mencatat bahwa penambahan karbon ke dalam paduan GeSn dapat lebih menyempurnakan sifat struktural dan elektronik, yang semakin memperluas fungsionalitasnya. Dengan kemampuannya untuk menyesuaikan sifat optik dan kompatibilitasnya dengan silikon, CSiGeSn meletakkan dasar untuk komponen teknologi fotonik, termoelektrik, dan kuantum yang dapat diskalakan. Terobosan ini tidak hanya menjanjikan kemajuan dalam komputasi kuantum tetapi juga dapat merevolusi bidang-bidang seperti teknologi wearable dan energi terbarukan dengan mengintegrasikan laser suhu kamar dan termoelektrik yang efisien ke dalam chip.