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盘问配景

硅光子学是基于硅材料进行光学信号处理和传输的工夫，因其在通讯、打算和传感等鸿沟的芜俚运用远景而受到芜俚看重。与传统的光电材料比拟，硅光子学具有高集成度、低本钱和与现存CMOS工夫兼容等权贵优点，因此，硅光子学在数据通讯、传感器、东说念主工智能以及高效光互联等鸿沟展现出广博的运用后劲。但是，硅光子学在杀青高效光源方面仍濒临挑战，相配是零落大鸿沟、低本钱、与CMOS集成的关系光源。现时，III–V半导体材料与硅的混书册成工夫已赢得一定发挥，但要杀青低本钱、高效、单片集成的光源仍然是这一工夫发展的瓶颈。

后果简介

为了处置这一问题，比利时IMEC的Charles Caer、Didit Yudistira、Bernardette Kunert及Joris Van Campenhout等东说念主配合在Nature期刊上发表了题为“GaAs nano-ridge laser diodes fully fabricated in a 300-mm CMOS pilot line”的最新论文。

该团队接纳了纳米脊工程（Nano-Ridge Engineering, NRE）工夫，生效杀青了在标准300毫米硅（001）晶圆上全晶圆级外延滋长并制造了电首先的GaAs基激光二极管。通过这一新式集成法度，GaAs纳米脊波导被高质地地滋长在硅晶圆上，纳米脊中镶嵌了p–i–n二极管和InGaAs量子阱。

盘问东说念主员生效演示了室温下邻接波激光的输出，波长约为1,020纳米，阈值电流低至5毫安，输出功率逾越1毫瓦，激光辉宽达到46兆赫兹，况兼激光器在高达55°C的温度下仍能相识职责。与传统的混书册成法度比拟，NRE工夫通过在硅晶圆上杀青聘用性区域滋长，大幅镌汰了颓势密度，从而权贵提高了激光二极管的性能和可靠性。

盘问亮点

1. 本质初次杀青接纳纳米脊工程（NRE）法度在300毫米硅晶圆上杀青了电首先的砷化镓（GaAs）激光二极管的单片集成。这种翻新的集成法度通过在硅光子学平台上滋长GaAs纳米脊波导、镶嵌式p–i–n二极管和InGaAs量子阱，初次杀青了硅光子学与III–V材料的高质地衔尾。

2. 本质通过纳米脊工程（NRE）集成，生效在晶圆级上滋长了高质地的GaAs纳米脊波导，ag真人百家乐怎么赢并镶嵌了p–i–n二极管结构和InGaAs量子阱。收尾标明，逾越300个器件在室温下杀青了1,020纳米波长的邻接波激光输出，且阈值电流低至5毫安，输出功率逾越1毫瓦，激光辉宽达到46兆赫兹，激光器八成在高达55°C的温度下相识职责。

3. 本质通过高质地滋长III–V材料。盘问者在300毫米硅晶圆上生效杀青了III–V材料的聘用性外延滋长，幸免了传统外延工夫中的颓势积聚问题。通过精准阻挡MOVPE工艺参数，盘问团队生效镌汰了III–V层的颓势密度，权贵培育了激光器的性能和可靠性。

图文解读

图1 片上GaAs NR激光器的晶圆级集成

图2 1的亚稳态超分子团员盘问图2、具有片上光电探伤器的GaAs NR激光测试单位，用于片级表征

图3 单面切割GaAs NR激光器的模级测量

图4 蚀刻面GaAs NR激光器的片上测量

图5 蚀刻面GaAs NR激光器的全晶圆模范测量

论断规划

本文的盘问后果，也即是纳米脊工程（NRE）法度有用处置了III–V材料与硅基底之间的晶格匹配和热延长悉数各别问题，生效地在硅上滋长出高质地的GaAs纳米脊结构，权贵镌汰了晶体颓势，从而杀青了低阈值电流和高输出功率的GaAs基激光二极管。这一翻新不仅为硅光子学中的集成光源提供了低本钱、高效的处置决策，也为将来的大鸿沟坐蓐提供了可行的工夫旅途。

其次，本文强调了光学样式与金属战役的辞别、提高p战役插头密度等瞎想改变的后劲，预示着在激光器性能培育和可靠性增强方面的进一步冲破。此外，盘问还提倡了通过材料和结构优化杀青更宽职责波长范围的可能性，为将来在光互连、光学传感等鸿沟的运用劝诱了新的标的。总体而言，本盘问不仅为硅光子学的芜俚运用奠定了工夫基础，也为高效、低本钱的集成光源的建树提供了新的想路，具有进军的理讲价值和运用远景。

文件信息

De KoninckAG百家乐到底是真是假, Y., Caer, C., Yudistira, D. et al. GaAs nano-ridge laser diodes fully fabricated in a 300-mm CMOS pilot line. Nature 637, 63–69 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08364-2