Германий может заменить кремний в устройствах фотоники

Цель нового междисциплинарного исследовательского проекта MIGRATION (Mid-Infrared GeRmAnium phoTonIcs fOr seNsing), осуществляемого на базе Университета Саутгемптона, — установить может ли германий, полупроводник IV группы, стать полноценной заменой кремнию в устройствах фотоники (схемах и сенсорах), работающих в среднем инфракрасном диапазоне.

Такие устройства имеют множество перспективных областей применения: мониторинг загрязнений окружающей среды, медицина, телекоммуникации, астрономия, безопасность и военное дело.

До сих пор исследования фотоники среднего ИК-диапазона фокусировались на кремниевых решениях в силу их малой стоимости, отлаженности производственных процессов, возможности фотонно-электронной интеграции и неплохой прозрачности кремния. Однако этот полупроводник теряет прозрачность для длин волн больше 8 мкм, т.е. плохо подходит для среднего ИК-диапазона (8-14 мкм).

Германий не только выгодно отличается от кремния в этом отношении, но и обладает рядом других преимуществ, таких как более высокие нелинейные коэффициенты, лучшая мобильность носителей заряда и возможность создавать активные устройства на основе германиевых сплавов.

В ходе проекта планируется получить высококачественные германиевые подложки, способные конкурировать по рабочим характеристикам с пластинами SOI (кремний на изоляторе). Они будут использоваться для демонстрации библиотеки устройств, таких как волноводы, соединители, фильтры, усилители и модуляторы, являющихся базовыми элементами интегральных схем, систем и сенсоров для расширенного диапазона длин волн.