Computer kan veel sneller en kleiner

Britse natuurkundigen zijn erin geslaagd silicium, het materiaal waaruit chips zijn vervaardigd, bij kamertemperatuur licht te laten uitzenden. Dit kan leiden tot een revolutie in de computertechniek.

Deze ontdekking, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Nature, betekent een belangrijke technologische doorbraak op het gebied van de telecommunicatie. Zo brengt zij de integratie van optische signalen en micro-elektronica een stuk dichterbij, wat kleinere en snellere computers zal opleveren.

De noodzaak tot het samenvoegen van optische en elektronische componenten op een computerchip wordt steeds groter, nu de verwerkingssnelheid van de klassieke siliciumchip zijn grenzen lijkt te zijn genaderd. Alleen door gebruik te maken van lichtsignalen, die zich immers met de hoogst mogelijke snelheid voortbewegen, kan in de behoefte aan almaar snellere processors en datatransmissie worden voorzien. Weliswaar wordt er al veel gebruik gemaakt van lichtpulsen in glasvezels, maar het was tot nu toe technisch niet mogelijk de daarvoor noodzakelijke lichtbron in te bouwen in een microchip.

Dat komt doordat het meest gebruikte halfgeleidermateriaal, silicium, gunstige eigenschappen heeft maar nauwelijks licht uitzendt. Halfgeleiders zenden licht uit wanneer in hun kristalrooster positieve en negatieve ladingsdragers elkaar vinden en recombineren. In silicium komt hier weinig van terecht door de hoge beweeglijkheid van de ladingsdragers in dat materiaal. Voor ze elkaar tegenkomen zijn ze hun energie vaak al kwijt geraakt aan onregelmatigheden in het kristal.

De Brit Kevin Homewood en zijn collega's beperken de ladingsdragers in hun bewegingsvrijheid. Ze speelden dit klaar door silicumkristallen te bombarderen met boriumatomen en het geheel een warmtebehandeling te geven bij duizend graden Celsius. Zo ontstaan eilandjes waarbinnen de ladingsdragers worden ingevangen. Daardoor vergroot de kans dat ze met elkaar recombineren en licht uitzenden. De techniek is goed inpasbaar in de massafabricage van chips, en heeft als voordeel dat hij optimaal werkt bij kamertemperatuur.