Hacia fuentes de luz de electrones libres de silicio integrado y ajustable

Extraer luz del silicio es un desafío de larga data en la ingeniería y la física modernas. Si bien el silicio ha respaldado los últimos 70 años de avances en electrónica, una fuente de luz basada en silicio que sea fácilmente ajustable y eficiente sigue siendo elusiva. Aquí, demostramos experimentalmente la generación de radiación ajustable a partir de un nanograno unidimensional de silicio. La luz se genera mediante la emisión espontánea de la interacción de estos nanogranos con electrones libres de baja energía (2-20 keV) y se registra en el rango de longitud de onda de 800-1600 nm, que incluye la ventana de transparencia del silicio. Se demuestra la generación de luz basada en electrones libres a partir de granos de silicio a nanoescala con eficiencias que se acercan a las de los granos metálicos. Investigamos teóricamente la viabilidad de una fuente de luz ajustable, compacta y escalable basada en silicio, compuesta por una matriz de emisores de campo de silicio integrada con un nanograno de silicio que emite en longitudes de onda de telecomunicaciones. Nuestros resultados revelan las perspectivas de una fuente de luz de silicio eléctricamente impulsada, compatible con CMOS, para posibles aplicaciones en las longitudes de onda del medio infrarrojo y de telecomunicaciones.