Дослідники з Forschungszentrum Jülich та Leibniz Institute for Innovative Microelectronics (IHP) досягли значного прориву в галузі матеріалознавства, створивши новий напівпровідниковий сплав, що складається з вуглецю, кремнію, германію та олова (CSiGeSn). Цей матеріал, який раніше вважався практично неможливим для створення через значні відмінності в атомних розмірах та поведінці зв'язків елементів, відкриває нові горизонти для розвитку передової електроніки, фотоніки та квантових технологій.
Розробка цього унікального сплаву є кульмінацією багаторічних зусиль, спрямованих на створення так званого "кінцевого напівпровідника групи IV". Доктор Ден Бука з Forschungszentrum Jülich зазначив, що команда досягла давньої мети, об'єднавши чотири елементи групи IV, які, як і кремній, мають схожі властивості. Цей новий матеріал дозволяє точно налаштовувати властивості, що виходить за межі можливостей чистого кремнію, відкриваючи шлях до створення оптичних компонентів та квантових схем.
Ключовою перевагою сплаву CSiGeSn є його сумісність зі стандартними процесами виробництва мікросхем, зокрема з CMOS-процесом. Це забезпечує можливість його інтеграції безпосередньо в існуючі виробничі лінії, що значно прискорює потенційне впровадження технології. Для створення матеріалу використовувалася техніка епітаксії та система хімічного осадження з парової фази (CVD) від компанії AIXTRON AG, яка дозволила досягти атомної точності при формуванні тонких шарів.
Дослідження, опубліковане в авторитетному журналі Advanced Materials, демонструє, що новий сплав може бути використаний для створення компонентів, що перевершують сучасні аналоги. Зокрема, було створено перший світловипромінювальний діод на основі квантових ям з усіх чотирьох елементів, що є важливим кроком до нових оптоелектронних компонентів. Професор Джованні Капелліні з IHP підкреслив, що матеріал пропонує унікальне поєднання настроюваних оптичних властивостей та сумісності з кремнієм, закладаючи основу для масштабованих фотонних, термоелектричних та квантових компонентів.
Ця розробка має потенціал трансформувати галузь, дозволяючи створювати більш ефективні та універсальні електронні та фотонні пристрої. Можливість інтеграції CSiGeSn у сучасні виробничі процеси робить його перспективним кандидатом для наступного покоління електроніки та квантових технологій, що обіцяє значні покращення в обчислювальній потужності, швидкості передачі даних та енергоефективності.