光子通信代替电子通信，芯片提速1000倍；

在电子电路中，数据通常通过电子流传输，而电子流在通过芯片晶体管的铜线和许多电阻时，会产生大量热量。这意味着数据量越大，电子流传输产生的热量越多。若要继续推进数据传输，则需要一种不产生热量的新技术——光子传输

光致发光（Photoluminescence，简称PL）是半导体材料的一种发光现象。是指半导体中的电子吸收外界光子后被激发，处于激发态的电子是不稳定的，可以向较低的能级跃迁，以光辐射的形式释放出能量的过程。

其发光的频率、相位、振幅、方向、偏振态等，携带了材料的大量信息，是一种探测材料电子结构的非常重要的方法。

但对于未来通信以及半导体的扩展到5G、6G甚至更高的传输速度，光子通信将改变未来；

硅激光

让硅直接产生光子，也就是要使用芯片中的光，就需要一个光源——集成激光器。由于半导体材料主要采用硅作为材料，但其发光效率极低，因此，需要研究一种可直接自发光的硅，使其产生光子。

为了制造与硅兼容的激光器，科学家一直致力于研究一种可以发光的硅，通过改变硅的结构来实现。

科学家经过50多年的研究努力，终于有所突破，正是埃因霍温科技大学的研究人员的重要成果。他们与耶拿大学、林茨大学和慕尼黑大学的研究人员一起，将硅和锗结合成能够发光的六边形结构。

其研究结果表明，硅可以发射光子来传输数据，传输过程中并不会带来热量，可以消除高能耗芯片与芯片间通信带来热量过多，导致传输缓慢的问题。

具有六角形硅锗壳的纳米线

发光原理

如果一个电子从传导带“跌落”到价带，半导体就会发光。但如果传导带和价带相互取代，即间接带隙，就不会发光，反之，若产生一个直接带隙，就可能发光。

Bakkers团队设法通过研究发现，六边形结构的硅合金锗之中存在这样一个直接带隙，因此，有可能发光。

然而硅成形六边形结构并不容易；Bakkers和他的团队通过生长纳米线技术，生长六角形硅，然后在此模板上生长出硅锗壳，迫使硅原子以六边形结构生长，并设法减少杂质和晶体缺陷数量，以提高六角形硅锗壳的质量。

试验表明，这种材料具有正确结构，并且没有缺陷，其发光效率非常高。

他们认为，现在制造硅激光只是一个时间问题。一旦一切顺利，将在1年内制造出基于硅的激光器，这将打破硅片上光通信和基于光谱学的化学传感器的应用前景。

2020年，世界首个硅激光器将现！