（原标题：硅光子新里程碑）开云(中国)Kaiyun·官方网站 - 登录入口

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纳米电子和数字时候研究与鼎新中心 Imec 文告了硅光子学鸿沟的一个进击里程碑，即在其 CMOS 磨砺原型坐蓐线上得胜演示了在 300 毫米硅晶圆上所有这个词单片制造的电启动 GaAs 基大宗子阱纳米脊激光二极管。该末端达成了室温通顺波激光，阈值电流低至 5 mA，输出功率迥殊 1 mW，详备先容了上周的《当然》杂志上的研究末端，展示了在硅上平直外延滋长高质料 III-V 族材料的后劲。这一冲突为开荒用于数据通讯、机器学习和东谈主工智能应用的经济高效、高性能光学设立提供了阶梯。

贫穷高度可扩展的原生 CMOS 集成光源一直是日常经受硅光子学的主要阻挠。搀和或异质集成管理有打算（举例倒装芯片、微转念印刷或芯片到晶圆键合）波及复杂的键合工艺或需要抖擞的 III-V 衬底，而这些衬底频繁在加工后被丢弃。这不仅增多了老本，还激励了对可执续性和资源服从的担忧。因此，在大型硅光子晶圆上聘请性地平直外延滋长高质料的 III-V 光学增益材料仍然是一个备受追捧的研讨。

III-V 族和 Si 材料之间晶格参数和热膨大扫数的浩瀚不匹配不行幸免地会激励晶体失配短处的酿成，而晶体失配短处会裁减激光器的性能和可靠性。聘请性区域滋长 (SAG) 与纵横比拿获 (ART) 相蛊惑，通过将失配位错死心在介电掩模中蚀刻的窄沟槽内，可显赫减少集成在硅上的 III-V 族材料的短处。

“畴前几年，imec 领先推出了纳米脊工程时候，该时候基于 SAG 和 ART，可在沟槽外滋长低短处率 III-V 纳米脊。这种能力不仅进一步减少了短处，况且还粗略精准限度材料尺寸和因素。咱们优化的纳米脊结构频繁具有远低于 10 5 cm -2 的穿透位错密度。目下，imec 诓骗 III-V 纳米脊工程看法，在表率 300 毫米硅晶片上展示了首个全晶片级电泵浦 GaAs 基激光器制造，所有这个词在 CMOS 磨砺坐蓐线内进行，”imec 科学总监 Bernardette Kunert 说谈。

该激光器诓骗低短处率 GaAs 纳米脊结构，将 InGaAs 大宗子阱 (MQW) 集成为光学增益区，镶嵌原位掺杂的 pin 二极管中，并用 InGaP 粉饰层钝化。通过电注入达成室温通顺波操作是一项要紧跨越，克服了电流运送和接口工程方面的挑战。该器件在 ~1020 nm 处进展出激光，阈值电流低至 5 mA，斜率服从高达 0.5 W/A，光功率达到 1.75 mW，展示了高性能硅集成光源的可扩展阶梯。

“在直径较大的硅晶圆上以经济高效的阵势集成高品性 III-V 增益材料是达成下一代硅光子学应用的关节因素。这些令东谈主兴奋的纳米脊激光器后果代表了使用平直外延滋出息行单片 III-V 集成的进击里程碑。该神色是 imec 一项更大限制探索任务的一部分，旨在激动 III-V 集成工艺向更高的时候锻练度发展，从近期的倒装芯片和转印搀和时候，到异质晶圆和芯片键合时候，再到长期的平直外延滋长，”imec 硅光子学研究员、光学 I/O 行业定约研发神色主任 Joris Van Campenhout 示意。

一块 300 毫米硅晶片上包含数千个 GaAs 器件，其中有多个芯片的特写，以及外延后的 GaAs 纳米脊阵列的扫描电子显微相片。

https://www.semiconductor-digest.com/imec-announces-breakthrough-in-electrically-pumped-nano-ridge-lasers-on-silicon/

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