Учитывая постоянную и растущую потребность в миниатюризации и крупномасштабной интеграции фотонных компонентов на кремниевой платформе для передачи данных и новых приложений, группа исследователей из Гонконгского университета науки и технологий и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, в недавнем исследовании успешно продемонстрировали рекордно малые микролазеры с электрической накачкой, эпитаксиально выращенные на кремниевых подложках промышленного стандарта (001). Субмиллиамперный порог 0.6 мА, излучающий в ближнем инфракрасном диапазоне (1.3?м) была достигнута для микролазера радиусом 5 μм. Пороги и следы на порядок меньше, чем у лазеров, эпитаксиально выращенных на Si.
Их результаты были опубликованы в журнале Optica 4 августа 2017 г.
«Мы продемонстрировали инжекционные лазеры на квантовых точках с наименьшим током, выращенные непосредственно на стандартном (001) кремнии с низким энергопотреблением и высокой температурной стабильностью», — сказал Кей Мэй Лау, профессор технических наук Фанг и заведующий кафедрой электронной и компьютерной инженерии. HKUST.
«Реализация высокоэффективных лазеров микронного размера, выращенных непосредственно на Si, представляет собой важный шаг на пути к использованию прямой эпитаксии III-V / Si в качестве альтернативы методам соединения пластин в качестве кремниевых источников света на кристалле с плотной интеграцией и низкой потребляемая мощность."
Эти две группы сотрудничают и ранее разработали микролазеры непрерывного действия (CW) с оптической накачкой, работающие при комнатной температуре, которые были выращены эпитаксиально на кремнии без буферного слоя германия или неправильной резки подложки. На этот раз они продемонстрировали рекордно малые лазеры на КТ с электрической накачкой, эпитаксиально выращенные на кремнии. «Электрическая инжекция микролазеров — гораздо более сложная и непростая задача: во-первых, металлизация электродов ограничена микрополостью, которая может увеличивать сопротивление устройства и термическое сопротивление; во-вторых, режим шепчущей галереи (WGM) чувствителен к любой дефект процесса, который может увеличить оптические потери », — сказал Ятинг Ван, аспирант HKUST, а теперь научный сотрудник исследовательской группы оптоэлектроники UCSB.
«В качестве многообещающей интеграционной платформы кремниевой фотонике необходимы встроенные в микросхемы лазерные источники, которые значительно улучшают возможности, уменьшая при этом размер и рассеиваемую мощность экономически эффективным способом для обеспечения возможности массового производства.
Реализация высокоэффективных лазеров микронного размера, выращенных непосредственно на Si, представляет собой важный шаг к использованию прямой эпитаксии III-V / Si в качестве альтернативы методам соединения пластин ", — сказал Джон Бауэрс, заместитель генерального директора AIM Photonics.