Silicon phát sáng: Chìa khóa cho những bước tiến lớn trong ngành công nghiệp bán dẫn

Công nghệ sản xuất chip xử lý nói chung trong nhiều năm qua đã đạt được những bước tiến vượt bậc. Chúng ta đã tạo ra được những con chip gọn nhẹ hơn rất nhiều so với trước đây, trong khi vẫn đảm bảo sức mạnh xử lý được cải tiến liên tục qua từng phiên bản. Tuy nhiên, việc sản xuất các con chip nhỏ hơn đang gặp ngày càng nhiều trở ngại. Bên cạnh những đòi hỏi về dây chuyền sản xuất phức tạp hơn, giới hạn của vật liệu silicon cũng là một trong những nguyên nhân lớn.

Chúng ta đều biết rằng các kết nối quang học sẽ cho phép tạo ra những bộ xử lý dày đặc (chứa bóng bán dẫn) hơn, nhanh hơn bằng cách khắc phục được hầu hết các vấn đề về nhiệt và năng lượng, tuy nhiên silicon lại rất khó phát ra ánh sáng. Để khắc phục nhược điểm này, Các nhà nghiên cứu của Đại học Công nghệ Eindhoven đã phát triển thành công một loại vật liệu mà họ nói là “hợp kim silicon đầu tiên có thể phát ra ánh sáng”. Phát minh đột phá này bắt nguồn từ nền tảng là sự pha trộn giữa silicon và gecmani trong một cấu trúc hình lục giác, tạo ra nhiều “độ rộng vùng cấm”, hay năng lượng vùng cấm (Band Gap) - là phạm vi năng lượng trong một vật chất rắn nơi không có trạng thái điện tử có thể tồn tại, từ đó hỗ trợ khả năng phát ra ánh sáng mạnh mẽ hơn.

Trên thực tế, Đại học Công nghệ Eindhoven đã theo đuổi dự án này trong hàng chục năm qua. Trước đó, nhóm nghiên cứu cũng đã tạo ra được silicon lục giác vào năm 2015. Tuy nhiên, khả năng phát sáng không được như mong muốn. Kết quả trên chỉ thực sự có được sau hàng loạt thí nghiệm giảm số lượng tạp chất và các khiếm khuyết.

Hiện tại, nhóm nghiên cứu vẫn cần sản xuất laser trước khi họ có được công nghệ sử dụng trong chip, đồng thời vẫn còn nhiều tinh chỉnh trước khi có thể được áp dụng đại trà trên các con chip dùng trong thiết bị điện tử thương mại. Dự án nghiên cứu tiếp tục bước sang một thách thức mới: Ứng dụng công nghệ vào thực tiễn.

• [Video] CPU được tạo ra như thế nào?