- Forscher von IMEC haben einen Weg gefunden, Laser direkt auf Silizium zu wachsen
- Die Laser von IMEC verwenden Galliumarsenid, ein Material, das sich natürlich nicht mit Silizium verbindet
- Dieser Durchbruch könnte die Kosten senken und die photonischen Chips für KI und Telekommunikation verbessern
Die Siliziumphotonik verwendet Licht, um Daten zu übertragen, anstatt sich auf elektrische Signale zu verlassen. Da Silizium selbst nicht effizient Licht erzeugen kann, benötigt es Laser als Lichtquelle.
Das Platzieren von Lasern in Chips war traditionell eine Herausforderung, da Silizium – ein Material, das üblicherweise in Sand vorkommt – nicht für die Herstellung von Lasern geeignet ist, und die besten Lasermaterialien wie Galliumarsenid (GaAs), arbeiten Sie natürlich nicht mit ihm. Bestehende Methoden erfordern, diese Materialien an Silizium zu verbinden, ein Prozess, der sowohl kostspielig als auch verschwenderisch ist.
Wissenschaftler des Belgium Research Center IMEC haben eine Lösung für dieses Problem entwickelt, bei dem Laser direkt auf Silizium angewachsen sind. Diese Entdeckung könnte zu erschwinglicheren und skalierbaren photonischen Geräten führen, die möglicherweise Anwendungen in der Datenkommunikation, maschinellem Lernen und KI transformieren.
Kurze Wellenlängen
IMECs Ansatz, detailliert in einem Papier, das in veröffentlicht wurde Naturbaut auf Nano-Ridge Engineering auf, die Defekte einschränken, die sonst die Laserleistung abbauen würden.
Sie beginnen zunächst einen Siliziumwafer mit einer Schicht Siliziumdioxid und dem Ätzen in arrowheadförmigen Gräben („wie ein Feld, das vor dem Pflanzen gepflügt wurde“ IEEE -Spektrum beschreibt es). Galliumarsenid wird dann in diese Gräben abgelagert, wo es nur mit Silizium am Boden Kontakt aufnimmt. Diese Platzierung hält alle Mängel im Graben vergraben und verhindert, dass sie sich in das obige Lasermaterial ausbreiten.
Die Laser verwenden Indiumgalliumarsenid (InGaAs) Mehrfachquantenbrunnen als optische Verstärkungsregion und sind in eine dotierte Stiftdiodenstruktur eingebettet. Sie arbeiten bei Raumtemperatur mit einer elektrischen Injektion mit kontinuierlicher Welle und erreichen Schwellenströme von bis zu 5 mA und Ausgangskraft von bis zu 1,75 MW.
“In den letzten Jahren hat IMEC Pionierarbeit geleistet, eine Technik, die auf SAG (selektives Wachstum) und Kunst (Aspekt-Verhältnis-Fallen) aufbaut, um die Nano-Rücken mit niedriger Defektivität außerhalb der Gräben zu wachsen, außerhalb der Gräben.” sagte Bernardette Kunert, wissenschaftlicher Direktor bei IMEC.
“Jetzt hat IMEC das Konzept des III-V-Nano-Ridge-Engineerings ausgebeutet, um die erste Herstellung von Lasern auf elektrisch gepumptem GaAs-Basis auf Standard-300-mm-Silizium-Wafern in Gaas-Basis zu demonstrieren.
Die Nanoridge -Laser emittieren Licht mit 1.020 Nanometern, die IEEE -Spektrum Es wird darauf hingewiesen, dass es sich um eine kürzere Wellenlänge handelt als die typischerweise in der Telekommunikation verwendeten. Die Forscher von IMEC geben an, dass sie aktiv daran arbeiten, die Wellenlänge zu erweitern und das Design zu verbessern, um Defekte in der Nähe von elektrischen Kontakten zu reduzieren. Bei Erfolg könnte dieser Ansatz eine skalierbare und kostengünstige Lösung für die Integration von Lasern in die Siliziumphotonik bieten und den Weg für die optischen Hochleistungsgeräte der Zukunft ebnen.
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