在300毫米CMOS试验线上完全制造的GaAs纳米激光二极管

科学领域:

• 材料科学
• 光电子产品
• 半导体物理

背景情况:

• 光学为通信,计算和传感提供了革命性的潜力.
• 由于缺乏可扩展的,本地补充的金属氧化物半导体 (CMOS) 集成光源,阻碍了广泛采用.
• 上的III-V光源的混合和异质集成已经取得了进展,但通过直接表层集成是成本效益的理想选择.

研究的目的:

• 在 (Si) 晶片上展示电驱动激光二极管的单体集成.
• 通过开发可扩展,具有成本效益的光源来克服当前光子学的局限性.
• 展示一种用于III-V/Si集成的新型纳米桥工程方法.

主要方法:

• 在CMOS试点线上制造300mmSi晶片上的化 (GaAs) 激光二极管.
• 使用一种新的纳米工程方法来实现单体集成.
• 嵌入p-i-n二极管的高质量的GaAs纳米波导和晶圆尺度上的化 (InGaAs) 量子井的生长.

主要成果:

• 在300多个设备中在1个晶圆上演示了室温连续波激光在1020nm.
• 达到低值电流 (低至5 mA) 和超过1 mW的输出功率.
• 观察到狭窄的激光线宽 (低至46 MHz) 和高达55°C的稳定工作.

结论:

• 对于激光二极管的单体集成,III-V/Si纳米工程概念是可行的.
• 这种方法可以在光学传感和互连中实现成本敏感的大量应用.
• 开发的技术为先进的光子平台铺平了道路.