歐洲科研團隊推出發光硅鍺合金，使硅激光器觸手可

  ICC訊 根據CSC化合物半導體消息，來自埃因霍溫技術大學(TU/e)和慕尼黑技術大學(TUM)的一個團隊目前已成功開發出發光的硅鍺合金。因此，能夠集成到當今芯片中的硅激光器的開發是第一次觸手可及。

  在過去的半個世紀里，研究人員試圖制造硅基或鍺基激光器，但沒有成功。硅通常在立方晶格中結晶。這種形式不適合把電子轉換成光。

  埃因霍溫技術大學的研究人員與慕尼黑技術大學、杰納大學和林茨大學的同事一道，現已開發出由鍺和硅制成的能夠發光的合金。

  關鍵的一步是用六方晶格的鍺和硅生產鍺和合金的能力?！斑@種材料有一個直接的帶隙，因此可以自己發光，”TUM半導體量子納米系統教授喬納森·芬利說。

歐洲研究小組開發了發光硅鍺合金，其性能幾乎與InP或GaAs相當

  模板技巧

  埃里克·巴克斯和他在圖埃因霍溫的團隊早在2015年就首次生產了六角硅。他們首先用另一種材料制成的納米線生長出六角晶體結構。作為鍺硅外殼的模板，底層材料施加在其六邊形晶體結構上。

  然而，最初，這些結構不能被刺激發光。通過與慕尼黑技術大學沃爾特·肖特基研究所(Walter Schottky Institute)的同事們交換意見，他們分析了每一代人的光學特性，最終將生產工藝優化到納米線確實能夠發光的完美程度。

  巴克斯說：“與此同時，我們的性能幾乎可以與InP或GaAs相媲美?！?。因此，用鍺硅合金制造的、能夠集成到傳統生產工藝中的激光似乎只是一個時間問題。

  喬納森·芬利說：“如果我們能夠通過光學手段實現芯片內和芯片間的電子通信，速度可以提高1000倍?！?。此外，光學和電子學的直接結合可以大大降低自動駕駛汽車中激光雷達芯片、醫療診斷用化學傳感器以及空氣和食品質量測量的成本

  'Direct Bandgap Emission from Hexagonal Ge and SiGe Alloys' by E. M. T. Fadaly et al; Nature, 8. April 2020

  順帶一提，復旦大學團隊在2018年宣布成功研制出全硅激光器，該成果在Science Bulletin以快報形式報道。為了大幅增強硅的光增益，復旦大學團隊借鑒并發展一種高密度硅納米晶薄膜生長技術，顯著地提高硅發光層的發光強度。同時，為克服通常氫鈍化方法無法充分飽和懸掛鍵缺陷這一問題，團隊發展了一種新型的高壓低溫氫鈍化方法，使得硅發光層的光增益一舉達到通常III-V族激光材料(如GaAs、InP等)的水平。

  在此基礎上，該團隊設計和制備了相應的分布反饋式(DFB)諧振腔，最終成功獲得光泵浦DFB型全硅激光器。