STMicro雷竞技最新appelectronics研发项目导致硅芯片有效半导体激光器

现在，来自Forschungszentrum Jülich的研究人员与巴黎的纳米科学与纳米技术中心(C2N)、法国意法半导体公司以及格勒诺布尔的欧洲航天局(CEA-LETI)合作开发了这一技术雷竞技最新app由锗和锡制成的兼容半导体激光器，具有与Si上的传统GaAs半导体激光相当的效率。

生产高浓度锗锡化合物，用于CMOS生产过程。使用的图像礼貌j Forschungszentrum

纯硅不适合作为激光材料

光学数据传输比目前的电子过程能够实现更高的数据速率和范围，同时使用更少的能量。因此，当电缆长度超过1米时，数据中心默认使用光纤。

在未来，由于越来越多的需求，例如芯片对芯片的数据传输，对距离比这短的光学解决方案的需求将会增长。这更适用于新兴技术领域，比如人工智能(AI)系统必须在大型网络中传输大量数据训练算法。

“最重要的缺失组件是廉价的激光，这是实现高数据速率所必需的。与硅基CMOS技术兼容的电气泵浦激光将是理想的，”解释了ForschungszentrumJülich的Petergünberg学院（PGI-9）董事DetlevGrützmacher教授（PGI-9）。“这种激光器然后可以在芯片制造过程中简单地成形，因为整个芯片生产最终基于该技术。”

然而，纯硅不适合作为激光材料，因为它是间接半导体。目前，不同的材料用于制造激光-III-V复合半导体。“然而，它们的晶格具有比硅的完全不同的结构，即IV组元素。激光组件目前外部制造，随后必须集成，这使得该技术昂贵，”Grutzmacher解释道。

描绘激光器的泵送过程的图形（通过刺激发射辐射的光放大的短放大）被送入活性介质并导致激光辐射。使用的图像礼貌j Forschungszentrum

基于锗和锡的激光

与此相反，可以在CMOS生产过程中制造新的激光器。而且，与硅一样，它基于两个组四个元素。然而，高锡含量降低了激光效率，因此需要在12-14％锡的约100-300kW / cm2的速率范围内的相对高的泵送功率。因此，研究小组试图减少锡的浓度并通过另外强调材料来补偿这一点，这改善了光学性质。

对于新的激光，研究人员将锡含量降低至约5％。这降低了泵送功率至0.8kW / cm 2，其产生很小的废热，允许其作为连续波激光器操作。

“这些值表明锗 - 锡激光在技术上是可行的，其效率与在Si上生长的传统III-V半导体激光器的效率匹配。这也更接近用于在室温下工作的工业应用的电气泵浦激光器更近。“解释了Grützmacher

激光范围从红外和夜视系统到环境监测的气体传感器的潜在应用。