LED Industry Register
De volgende bedrijven hebben zich laten opnemen in het LED Industry Register, meld uw bedrijf ook aan!
Onderzoeker TU Eindhoven promoveert op silicium dat licht uitstraalt
© TU Eindhoven

Onderzoeker TU Eindhoven promoveert op silicium dat licht uitstraalt

Onderzoeker Elham Fadaly van TU Eindhoven slaagde er vorig jaar in om silicium licht uit te laten stralen. Fadaly is nu op het onderwerp cum laude gepromoveerd aan de vakgroep Applied Physics.

Computerchips op basis van licht, het zou een revolutie betekenen in de micro-electronica. Elham Fadaly legde de basis voor deze 'heilige graal'. Ze slaagde er namelijk in om silicium licht te laten uitstralen, door het in een nieuwe vorm te dwingen. Haar werk werd door Physics World uitgeroepen tot Doorbraak van het Jaar en ze ontving de Nanotechnology Young Researcher-award. Fadaly promoveerde op 16 april cum laude aan de vakgroep Applied Physics.

Dagelijks leven
Silicium is een krachtig materiaal dat ver in het dagelijks leven is doorgedrongen. Op silicium gebaseerde microchips vormen de basis van bijna elk elektronisch apparaat dat wordt gebruikt in huizen, auto's, slimme gadgets, en zelfs in het menselijk lichaam. Het materiaal is goedkoop en heeft superieure elektronische eigenschappen en een volwassen verwerkingstechnologie.

Maar silicium staat algemeen bekend als optisch gehandicapt. Het is een uiterst inefficiënte ‘lichtemitter’, waardoor het niet kan worden gebruikt in laserapparatuur: de basis van snelle computers en hogesnelheidscommunicatie. Het oplossen van deze heilige graal zou een revolutie teweegbrengen in de computerwereld. Het maakt chips namelijk sneller dan ooit tevoren.

Van kubisch naar zeshoekig
Fadaly: ‘Als we SiGe kunnen dwingen om licht uit te zenden, zou het een ideaal materiaal zijn om elektronische en opto-elektronische functionaliteiten op één chip te verenigen. Daarmee rekken we de grenzen flink op voor apparaten met silicium-chips.’

Efficiënte lichtemissie voor optische telecommunicatie vereist een infrarood golflengtegebied van 3,5-1,8 μm. Maar legeringen van silicium-germanium (SiGe) bestaan van nature uit een optisch inactieve kubische structuur. Efficiënte lichtemissie zou mogelijk zijn, voorspelt een theorie, wanneer het silicium in een zeshoekige structuur wordt geforceerd. Maar het is een enorme uitdaging om die hexagonale structuur te bereiken in deze klasse van materialen.

Hexagonale nanodraden als mal
Tijdens haar promotieonderzoek ontwikkelde Fadaly hoogwaardige hexagonale op silicium gebaseerde legeringen in grote volumes. Deze legeringen bleken in staat om licht efficiënt uit te zenden en hadden uitstekende opto-elektronische eigenschappen. Fadaly: ‘Ik heb de rangschikking van de atomen van de van nature kubische silicium-structuur veranderd in de veelbelovende hexagonale. Ik maakte daarvoor hexagonale nanodraad-sjablonen, een soort mal, om de gewenste kristalstructuur over te brengen op SiGe.’

In samenwerking met haar collega's onderzocht Fadaly de kwaliteit van het nieuwe materiaal met verschillende structurele en optische karakteriseringstechnieken, waarbij de topkwaliteit van het hexagonale silicium werd bevestigd. Fadaly identificeerde een onconventioneel type kristaldefect in het materiaal en wist het vormingsmechanisme ervan te doorgronden. Hierdoor kon ze deze ongewenste defecten voorkomen en kristallen van zeer hoge kwaliteit produceren. Door de precieze samenstelling van de Si/Ge-legering te variëren, kon Fadaly de uitgezonden golflengte over een groot bereik inregelen en tegelijk de superieure optische eigenschappen behouden.

Volgende stap: geïntegreerde laser
Nu de efficiënte lichtemissie in silicium is aangetoond, is een laser de volgende belangrijke mijlpaal. De resultaten van dit werk zouden kunnen leiden tot de ontwikkeling van de eerste op silicium gebaseerde laser of mid-infrarood lichtdetectoren, die beide compatibel zouden zijn met de huidige siliciumtechnologie.

Deze lasers zouden kunnen worden ingezet in verschillende toepassingen, zoals telecommunicatie, LiDAR – een radar met laser voor zelfrijdende auto’s, en chemische sensoren voor medische diagnose of het meten van lucht- en voedselkwaliteit.

Nu in LED Magazine

maart 2021

Techniek Nederland slaat handen ineen met hele lichtketen: nieuwe richtlijn gewenst voor realisatie eigentijdse lichtinstallaties Intelligente lamp voor ouderen en ouderenzorg: Nobi voorkomt en herkent val, alarmeert en maakt ook nog een praatje...
Vacatures
Sylvania Lighting Nederland Via Voltys Executive Search & Recruitment zoekt:

Commercieel medewerker binnendienst & Lighting Designer

Sylvania Lighting is op zoek naar een medewerker verkoopbinnendienst die wil doorgroeien naar een bredere functie waarin zowel de commerciële binnendiensttaken alsook het uitwerken van verlichtingsprojecten behoort. Of, je bent een Lighting...
Fulltime (40 uur) - Eindhoven
Sylvania Lighting Nederland Via Voltys Executive Search & Recruitment zoekt:

Area Sales Manager Lighting regio Zuid Nederland

Sylvania Lighting Nederland is op zoek naar een area manager die het sales team komt versterken. Het werkgebied bestaat uit Zuid Limburg en Oost Brabant. Je bent verantwoordelijk voor alle relaties en activiteiten in je regio. De doelgroepen...
Fulltime (40 uur) - Venlo / Eindhoven
Meld mij aan voor de nieuwsbrief van LED Magazine!
Meld u aan voor onze nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws!