STMicroelectronics setzt auf Silizium-Leuchtdioden

Entwickler des Chipherstellers STMicroelectronics haben LEDs aus Silizium hergestellt, deren Effizienz mit der von Galliumarsenid-Bauelementen vergleichbar sein soll. Das gab der Konzern heute bekannt. Optoelektronische Komponenten aus Silizium ließen sich -- anders als solche aus Galliumarsenid -- nahtlos in bestehende Silizium-CMOS-Bauelemente integrieren. Möglich wäre so beispielsweise die optische Kommunikation auf einem Chip, aber auch hochintegrierte Bauelemente für DWDM-Netzwerke (Dense Wavelength Division Multiplexing). Erste Prototypen, die mit dem neuen Verfahren gefertigt worden sind, will STMicroelectronics Ende des Jahres vorstellen.

Silizium ist als Werkstoff für optoelektronische Anwendungen wegen seiner so genannten indirekten Bandlücke eigentlich nicht geeignet. III-V-Halbleiter wie Galliumarsenid dagegen haben zwar eine direkte Bandlücke, wegen der Unterschiede im Kristallgitter lässt sich das Material aber nicht nahtlos auf Silizium züchten. Internationale Forschunggruppen haben deshalb intensiv nach Möglichkeiten gesucht, um LEDs aus Silizium zu fertigen.

Im März 2001 realisierten britische Wissenschaftler erstmals eine Silizium-Leuchtdiode, die bei Zimmertemperatur funktioniert. Sie beschossen Silizium mit energiereichen Bor-Ionen. Diese besetzen Gitterplätze im Silizium-Kristall; die verdrängten Silizium-Atome "klumpen" in kleinen Blasen zusammen, verbiegen das Kristallgitter und auch die Bandstruktur des Siliziums. Diese Silizium-Leuchtdiode hatte allerdings zunächst nur einen Wirkungsgrad von 0,1 Prozent -- Galliumarsenid-LEDs liegen bei einem Prozent. Auch die STM-Entwickler setzen auf ähnliche Strukturen, die sie "Siliziumreiches Oxid" nennen. In das Siliziumdioxid, in dem Nanokristalle aus Silizium wie Blasen in einer perlenden Flüssigkeit enthalten sind, implantierten sie Ionen seltener Erden. (wst)