Eletrônica

Silício emite luz visível pela primeira vez

Silício emite luz visível pela primeira vez
Ao trocarem dados por luz, em vez de eletricidade, os processadores fotônicos serão muito mais rápidos e consumirão muito menos energia. [Imagem: University of Pennsylvania]

Computação fotônica

O silício é o material-maravilha por excelência - há quem diga que estamos na Era do Silício, tal é a importância do elemento para a moderna tecnologia.

Até agora se poderia dizer que, mesmo para um elemento tão versátil, nem tudo seria possível - como emitir luz, por exemplo.

Mas agora o silício se desdobrou e conseguiu colocar mais essa propriedade em sua longa lista de feitos memoráveis.

Pesquisadores conseguiram, pela primeira vez, fazer com que o silício "bruto", sem dopagens, emitisse luz.

E ele o fez de forma a não deixar dúvidas, emitindo luz de largo espectro na faixa visível, em temperatura ambiente.

Este é um passo importante para a longamente esperada mesclagem de componentes eletrônicos e fotônicos no interior dos processadores, levando aos computadores fotônicos.

Ao trocarem dados por luz, em vez de eletricidade, os processadores fotônicos serão muito mais rápidos e consumirão muito menos energia.

Tirando luz do silício

Alguns semicondutores emitem luz quando são energizados - eles produzem fótons, em vez de produzir calor. Este fenômeno é comum e usado, por exemplo, nos diodos emissores de luz, ou LEDs

Infelizmente, o silício não é um desses semicondutores, produzindo muito poucos fótons - em compensação, ele gera muito calor.

O problema é que os semicondutores bons em emitir luz, os chamados cristais fotônicos, como o sulfeto de cádmio, têm uma condutividade elétrica muito ruim, e não são compatíveis com a tecnologia usada na fabricação dos processadores.

Isto mostra a importância do feito de Chang-Hee Cho e Ritesh Agarwal, da Universidade da Pensilvânia, nos Estados Unidos.

Silício emite luz visível pela primeira vez
Foto do emissor de luz de silício, funcionando a temperatura ambiente. [Imagem: University of Pennsylvania]

Eles deram um jeito de escapar da encruzilhada fotônica encapsulando o silício em vidro e prata.

O revestimento de prata permite o espalhamento de ondas de elétrons conhecidas como plásmons de superfície, ondas que são essencialmente uma combinação de elétrons oscilantes e luz, e que ficam confinadas na interface entre a prata e o silício.

Com o diâmetro correto do fio de silício, o revestimento de prata cria pacotes de ressonância e campos eletromagnéticos altamente confinados - em outras palavras, luz, que sai pelo nanofio de silício.

"Quando combinamos as portadoras imediatamente, então nós produzimos luz no silício," disse Agarwal.

Forcinha extra

Mas nem tudo está pronto, porque o emissor de luz de silício está sendo excitado por um laser azul, que é a forma mais simples de gerar os plásmons de superfície.

O próximo passo da pesquisa é fazer com que tudo isso funcione excitando o silício diretamente com eletricidade.

"Quando você faz o próprio silício emitir luz, você não precisa ter uma fonte de luz externa no chip. Nós poderemos excitar o silício eletricamente e ter o mesmo efeito, e poderemos fazer isso com fios entre 20 e 100 nanômetros de diâmetro, o que é compatível em termos de escala com os componentes eletrônicos atuais," concluiu o pesquisador.

Bibliografia:

Silicon coupled with plasmon nanocavities generates bright visible hot luminescence
Chang-Hee Cho,, Carlos O. Aspetti, Joohee Park, Ritesh Agarwal
Nature Photonics
Vol.: 7, 285-289
DOI: 10.1038/nphoton.2013.25




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