由于Si基光发射材料具有与先进的Si微电子技术兼容和成本低廉的优势

一直是光电子集成 (OEIC)工程应用的首选材料。但由于体材料Si是一种间接带隙半导体

不可能成为有效的光发射体。如何通过已有的物理学原理和可行的微加工技术把它改造成为有效的发光材料

甚至成为严格意义上的直接带隙材料

给实验研究工作者和材料设计理论工作者提出了挑战。除多孔Si之外

最近已有若干令人鼓舞的方案

包括Si纳米晶、Si/O超晶格和注硼位错工程等方法

实现了Si基材料的有效发光试验。本文在分析其中最令人关注的进展的基础上

认为要实现高效率、高响应速率的Si基发光材料

以适应超高速、大容量信息处理和传输的要求

较好的途径是直接设计出具有直接带隙的Si基材料。因为避免界面态参与发光过程

对于提高响应速度至关重要。但是如何设计直接带隙的半导体材料并没有现成的规则可依循。我们建议一个经验的对称性法则

并设计出一种新的硅基超晶格。通过计算机模拟计算表明

其中Se/Si

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/Se/Si

10

/Se超晶格具有相当理想的直接带隙特征

其带隙处于红外波段。预期这类新材料及有关器件会有优越的光发射和各种光学性能

其制作也可方便地与硅微电子工艺兼容。因此

它在信息光电子领域有强大的应用潜力。