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法国巴黎纳米科学与技术中心等开发出CMOS兼容锗锡半导体激光器

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  • 发布时间:2020-06-04 14:05
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【概要描述】2020年3月30日,法国巴黎纳米科学与技术中心(C2N)、意法半导体公司(STME)和格勒诺布尔公司(CLG)等开发了一种可兼容CMOS的锗¬锡半导体激光器,效率可与传统砷化镓半导体激光器相媲美,向激光器与硅芯片的直接集成又前进了一步。

法国巴黎纳米科学与技术中心等开发出CMOS兼容锗锡半导体激光器

【概要描述】2020年3月30日,法国巴黎纳米科学与技术中心(C2N)、意法半导体公司(STME)和格勒诺布尔公司(CLG)等开发了一种可兼容CMOS的锗¬锡半导体激光器,效率可与传统砷化镓半导体激光器相媲美,向激光器与硅芯片的直接集成又前进了一步。

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2020年3月30日,法国巴黎纳米科学与技术中心(C2N)、意法半导体公司(STME)和格勒诺布尔公司(CLG)等开发了一种可兼容CMOS的锗¬锡半导体激光器,效率可与传统砷化镓半导体激光器相媲美,向激光器与硅芯片的直接集成又前进了一步。相关资料《Ultra-low-threshold continuous-wave and pulsed lasing in tensile-strained GeSn alloys》。

 

图例为 在氮化硅和铝构成的“应力层”上涂覆几微米厚的锗¬锡层,在氮化硅晶格的定向作用下,可以获得光学放大效果。

 

能够与硅基CMOS技术兼容的电泵浦激光器将是理想的硅光子光源。间接带隙半导体硅不适合作为激光器材料,一般选择III-V族化合物半导体,然而其晶格结构与硅完全不同。因此,激光器通常只能先在其它晶片上制造,再进行集成,导致成本激增。相比之下,锗¬锡激光器可以直接用CMOS工艺制造。早在2015年,德国尤里希研究中心(FSJ)的研究人员证实锗¬锡系统可以实现激光发射,而且锡含量是影响激光器性能的决定性因素。从本质上讲,纯锗是一种与硅类似的间接带隙半导体,而锡使其转变为可制造激光源的直接带隙半导体。

 

FSJ开发的外延生长工艺技术已经被全球多个研究小组所采用。通过进一步提高锡含量,激光器已经能够在0℃下工作。然而,锡含量过高又会降低激光效率。

 

而C2N等为了使激光器具有相对较高的泵浦功率,通过增加材料应力来弥补锡含量降低导致的性能损失。通过优化锡含量和泵浦功率,激光器产生的余热非常少,成为第一款可工作于脉冲或连续波状态下的IV族半导体激光器。(王振摘编自激光世界网)

 

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