硅光子技術全面普及：體驗硅發光技術的進展（三）

　　本圖為可利用最近開發的CMOS兼容技術制作的發光元件。MIT通過注入電流成功使Ge-on-Si元件實現了激光振蕩（a）。日立制作所和東京大學荒川研究室也通過電流注入技術成功使Ge-on-Si元件實現了發光（b）。另外，東京大學大津研究室成功使pin型硅元件實現了高效率發光（c）。實現了多種波長的發光。（圖（b）由PECST制作，（c）由東京大學大津研究室拍攝）

　　*間接遷移型＝根據波數和電子能量分析半導體的能帶結構時，價帶中能量最大的波數與導帶中能量最小的波數各不相同。波數是與動量有關的物理量，因此即使想把導帶的電子遷移到價帶中，一般來說，不符合動量守恒定律就無法遷移，也就是說無法發光。能發光的能帶結構被稱為直接遷移型。

　　打破這個常識的研究單位之一就是美國麻省理工學院（MIT）。MIT于2010年通過光激發使鍺發光，2012年通過注入電流，成功使鍺實現了激光振蕩。

　　成功的秘訣是對鍺進行高濃度n型摻雜，將其能帶結構變成直接遷移型。目前的摻雜濃度為4×1019個/cm3，對于半導體來說非常高。在有關鍺的研究中，與MIT有交流的東京大學的和田自信地表示，“還差一步，如果能達到1020個/cm3以上的摻雜，就能實現與化合物半導體相當的發光增益。硅光子全部能利用（硅和鍺等）IV族材料實現”。

　　日立制作所和東京大學荒川研究室也實現了鍺發光。日立制作所到2年前為止一直在進行通過量子效果使硅發光的研究，之后開始研究鍺。同樣是利用高濃度的n型摻雜鍺，在此基礎上通過SiN對鍺施加應變，并已確認這種方法可以提高發光強度。