硅表面生長納米激光器技術問世
據美國物理學家組織網近日報道，美國加利福尼亞大學伯克利分校科學家利用新技術直接在硅表面生長出了極微小的納米柱，形成一種亞波長激光器，這一成果將為制造納米光學設備如激光器、光源檢測儀、調制器、太陽能電池等帶來新的突破。
硅材料奠定了現代電子學的基礎，但它在發光領域還有很多不足之處。工程人員轉向了另外一族名為III-V半導體的新材料，以此來制造光基元件，如發光二極管和激光器。
加利福尼亞大學伯克利分校的研究人員通過金屬—有機化學蒸發沉積的方法，在400攝氏度條件下，用一種III-V族材料銦鎵砷在硅表面生長出納 米柱。這種納米柱有著獨特的六角形晶體結構，能將光線控制在它微小的管中，形成一種高效導控光腔。它能在室溫下產生波長約950納米的近紅外激光，光線在 其中以螺旋形式上下傳播，經過光學上的相互作用而得以放大。
研究人員指出，將III-V和硅結合制成單一的光電子芯片面臨的最大障礙是，目前制造硅基材料的工業生產設備無法與制造III-V設備兼容。 “要讓III-V半導體在硅表面上生長，與硅制造設備兼容是關鍵，但由于經濟和技術方面的原因，目前的硅電子生產設施很難改變。我們選用了一種能和 CMOS（互補金屬氧化半導體，用于制造集成線路）兼容的生長工藝，在硅芯片上成功整合了III-V納米激光器。傳統方法生長III-V半導體，要在 700攝氏度或更高溫度下進行，這會毀壞硅基電子元件。而新工藝在400攝氏度下就能生長出高質量III-V材料，保證了硅基電子元件正常發揮功能。”主 要研究人員、加州大學伯克利分校電學工程與計算機科學教授康妮·張-哈斯南說。
張-哈斯南還指出，這種亞波長激光器技術將對多科學領域產生廣泛影響，包括材料科學、晶體管技術、激光科學、光電子學和光物理學，促進計算機、通訊、展示和光信號處理等領域光電子學的革命。“最終，我們希望加強這些激光的特征性能，以實現光子和電子設備的結合。”
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