GaAsナノリッジレーザーダイオドは,完全に300mmCMOSパイロットラインで製造

科学分野:

• 材料科学
• 光電子機器
• 半導体物理学

背景:

• シリコンフォトニクスは コミュニケーション,コンピューティング,センシングの 革命的な可能性を秘めています
• 広く採用されることは,スケーラブルな,ネイティブの補完的な金属酸化物半導体 (CMOS) 統合光源の欠如によって妨げられています.
• シリコン上のIII-V光源のハイブリッドおよび異質的な統合は進んでいますが,直接のエピタキシによるモノリシック統合は費用対効果に最適です.

研究 の 目的:

• シリコン (Si) ウェーファーに電動レーザーダイオードの単体統合を実証する.
• 現在のシリコンフォトニクスの限界を克服し,スケーラブルで費用対効果の高い光源を開発します.
• III-V/Si統合のための新しいナノリッジエンジニアリングアプローチを紹介する.

主な方法:

• カリウムアルセニド (GaAs) ベースのレーザーダイオードをCMOSパイロットライン内で300mmのSiウェーファーで製造.
• モノリシック統合のための新しいナノリッジ工学アプローチを使用します.
• 高品質のGaAsナノリッジ波導体の成長,埋め込まれたp-i-nダイオードとインジウムガリウムアルセナイド (InGaAs) 量子井戸をワッフルスケールで.

主要な成果:

• 300以上のデバイスで ~ 1,020 nm の室温連続波レーザーを実証した.
• 低値電流 (5 mA以下) と1 mWを超える出力を達成した.
• 狭いレーザーライン幅 (46MHzまで) と55°Cまで安定した動作を観測した.

結論:

• III-V/Siナノリッジのエンジニアリングコンセプトは,レーザーダイオードの単体統合に有効です.
• このアプローチにより,光学センシングと相互接続におけるコストに敏感で大量のアプリケーションが可能になります.
• 開発された技術は,高度なシリコンフォトニクスプラットフォームへの道を開きます.