研究人員改進(jìn)硅上的半導(dǎo)體激光器

電氣工程研究人員提高了硅襯底上有前途的新型半導(dǎo)體激光器的工作溫度，使其更接近可能的商業(yè)應(yīng)用。

在硅襯底上生長的由鍺錫制成的“光泵浦”激光器的開發(fā)可以以更低的成本實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)芯片，傳感器，照相機(jī)和其他電子設(shè)備的更快的微處理速度。

“在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi) - 大約兩年 - 我們已經(jīng)從110開爾文發(fā)展到創(chuàng)紀(jì)錄的270K的溫度，”電氣工程副教授水瑞“費(fèi)希爾”說。“我們現(xiàn)在非常接近室溫操作，并迅速采用能夠顯著提高處理速度且耗電量更少的材料。”

Yu領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)多機(jī)構(gòu)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)一種注入光的激光，類似于注入電流。改進(jìn)的激光器覆蓋更寬的波長范圍，從2到3微米，并使用更低的激光閾值，同時(shí)能夠以270開爾文運(yùn)行，大約是26華氏度。

“改進(jìn)的基礎(chǔ)是一個(gè)簡單而精致的結(jié)構(gòu)，”微電子 - 光子學(xué)項(xiàng)目的博士候選人，該論文的第一作者，Yu的研究小組的成員Yiyin Zhou說。“由于成熟的外延生長技術(shù)，我們可以獲得錫含量高達(dá)20%的優(yōu)質(zhì)合金，這是目前成就的關(guān)鍵。”

鍺錫利用有效的光發(fā)射，這是計(jì)算機(jī)芯片的標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體硅無法做到的功能。Yu和其他材料研究人員專注于在硅襯底上生長鍺錫，以構(gòu)建光電子學(xué)“超級(jí)芯片”，可以比當(dāng)前芯片更快地傳輸數(shù)據(jù)。2016年，Yu及其同事報(bào)告了他們制造的第一代光泵浦激光器。

更寬的波長范圍意味著更多的傳輸數(shù)據(jù)容量，更低的激光閾值和更高的工作溫度有助于降低功耗，從而降低成本并有助于簡化設(shè)計(jì)。

容易集成到電子電路中，例如計(jì)算機(jī)芯片和傳感器中的電子電路，鍺錫作為半導(dǎo)體材料可以導(dǎo)致開發(fā)低成本，輕便，緊湊和低功耗的電子元件，這些元件使用光進(jìn)行信息傳輸和傳感。