16
Κ Α Ι Ν Ο Τ Ο Μ Ι Α
ΝΕΕ Σ ΤΕΧΝΟΛΟΓΊΕ Σ
Emission of Light in Silicon-Καινοτομικά Αποτελέσματα
ESPRIT-EOLIS (No 7228)
Ι νστ ι τούτο Μικροηλεκτρον ικής
ΕΚΕΦΕ "ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ"
Για περισσότερεςπληροφορίες
ΙνστιτούτοΜικροηλεκτρονικής
ΕΚΕΦΕ"ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ"
15310, Αγία Παρασκευή,Αττική
Fax: 6511723
Το Ινστιτούτο Μικροηλεκτρονικής του ΕΚΕΦΕ
Δημόκριτος συμμετείχ ε κατά τα έτη 1993-9 6
στο Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα ESPRIT-EOLIS με
επιστημονική
υπεύθυνη την Δρα Α.
Νασιοπούλου. Στα πλαίσια του προγράμματος
αυτού, το εργαστήριο του Δημόκριτου παρήγα
γε καινοτόμα αποτελέσματα με τα οποία μπήκε
στη διεθνή πρωτοπορία στο θέμα, όπως χαρα
κτηριστικά δηλώθηκε στην τελικά έκθεση των
κριτών της ΕΟΚ για το συγκεκριμένο πρόγραμ
μα. Τα αποτελέσματα αυτά αφορούν την εκπο
μπή φωτός από το πυρίτιο με σκοπό την εφαρ
μογή σε οπτοηλεκτρονικές διατάξεις τεχνολο
γίας πυριτίου.
Είναι γνωστό ότι οι μέχρι τώρα χρησιμοποιού
μενες οπτοηλεκτρονικές διατάξεις έχουν ως
βάση υλικά όπως αρσενιούχο κάλλιο και άλλα,
τα οποία παρασκευάζονται με πολύπλοκες επι-
ταξιακές μεθόδους και δεν είναι συμβατά με
την ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία πυρι
τίου. "Ιερός στόχος" λοιπόν των ερευνητών
ήταν πάντα η ανακάλυψη νέων υλικών, συμβα
τών με το πυρίτιο, που να μπορούν να εκπέμ
ψουν αποδοτικά φως στο ορατό φάσμα σε θερ
μοκρασία περιβάλλοντος και να χρησιμοποιη
θούν για την κατασκευή διατάξεων ολοκληρώσι
μων στο υπόστρωμα πυριτίου.
Πρώτη ελπίδα προς την κατεύθυνση αυτή δόθη
κε με το πορώδες πυρίτιο, το οποίο προέρχεται
από το μονοκρυσταλλικό πυρίτιο ύστερα από
ηλεκτροχημική διαδικασία. Αν το πορώδες του
υλικού ξεπεράσει περίπου το 60%, τότε το
υλικό αρχίζει να παρουσιάζει έντονο φαινόμενο
φωτοφωταύγειας και ηλεκτροφωταύγειας στο
ορατό φάσμα. Το φαινόμενο αυτό ανακαλύφθη
κε το 1990 από τον L.T. Canham και το
Ινστιτούτο Μικροηλεκτρονικής του Δημόκριτου
συμμετείχε , με υπεύθυνη την Δρα Α.
Νασιοπούλου, στο πρώτο ευρωπαϊκό πρόγραμ
μα Esprit που χρηματοδοτήθηκε για το θέμα
αυτό, μαζί με τους πρωτεργάτες στο θέμα.
Το φαινόμενο της φωτοφωταύγειας/ηλεκτρο-
φωταύγειας από το πορώδες πυρίτιο, αποδόθη
κε σε κβαντική παγίδευση σε μονοδιάστατα
νήματα ή κβαντικούς κόκκους πυριτίου. Ως από
δειξη γι' αυτό, το εργαστήριο του Δημόκριτου
κατασκεύασε με τεχνικές λιθογραφίας και
χάραξης κβαντικά νήματα πυριτίου υπό μορφή
κολώνων κάθετων στο υπόστρωμα πυριτίου,
διαμέτρου 4-6 nm και ύψους 500-60 0 nm. Τα
νήματα αυτά παρουσίασαν το ίδιο φαινόμενο
της εκπομπής φωτός. Αυτό ήταν απόδειξη ότι η
μειωμένη διάσταση ήταν στη βάση του φαινομέ
νου [1-2]. Νήματα διαμέτρου πάνω από 10 nm
δεν παρουσιάζουν το φαινόμενο.
Χρησιμοποιώντας, πρώτον νήματα πυριτίου
νανοδιαστάσεων και δεύτερον κόκκους πυριτί
ου επίσης νανοδιαστάσεων, κατασκευάστηκαν
στο Δημόκριτο, για πρώτη φορά διεθνώς,
οπτοηλεκτρονικές διατάξεις πυριτίου (Light
Emitting Diodes). Η εκπομπή φωτός παρουσιά
ζεται ύστερα από μία τάση κατωφλίου, το δε
μήκος κύματος είναι στην περιοχή του κόκκινου
προς το πράσινο και μπορεί να μεταβληθεί ανά
λογα με τις συνθήκες παρασκευής των νημά
των. Μια τέτοια διάταξη φαίνεται στο σχήμα 1.
Επιδίωξη είναι μέχρι το έτος 2.00 0 το πυρίτιο να
κυριαρχήσει και στα οπτοηλεκτρονικά. Τα
πρώτα βήματα έγιναν, χρειάζονται όμως σημα
ντικά βήματα ακόμα ώστε να αυξηθεί η απόδο
ση των δομών και να βελτιωθεί η σταθερότητα
των διατάξεων.
ELECTROLUMINESCENT SOLID STATE
DEVICE BASED ON Si NANOPILLARS
Ohmic
Contact
Thin metal
layer
(-)
<
PMMA
layer
SiO
layer
L
AI Ohmic Contact
