【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】長期以來，研究人員一直在尋找一種將激光直接集成到硅芯片中的方法，這樣的話以電子方式工作的晶體管可以利用光更快地傳輸數(shù)據(jù)。現(xiàn)在，來自法國福鐘森特魯姆的研究人員與巴黎納米科學(xué)與技術(shù)中心(C2N)、法國意法半導(dǎo)體公司以及CEA-LETI Grenoble的團(tuán)隊共同開發(fā)了一種由鍺和錫制成的兼容半導(dǎo)體激光器，其效率可與硅上的傳統(tǒng)GaAs半導(dǎo)體激光器相媲美。
 

生產(chǎn)用于CMOS生產(chǎn)過程中的高濃度鍺錫化合物
 

　　與目前的電子流程相比，光學(xué)數(shù)據(jù)傳輸可實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率和范圍，使用的能源也更少，因此當(dāng)前數(shù)據(jù)中心多會默認(rèn)使用光纖。未來，由于對芯片間數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟛粩嗵岣撸瑢Χ叹嚯x光學(xué)解決方案的需求將不斷增長，其中大量數(shù)據(jù)必須在一個大型網(wǎng)絡(luò)中傳輸，以便用于訓(xùn)練算法，這更適用于新興技術(shù)領(lǐng)域，如人工智能(AI)系統(tǒng)。
 

　　研究人員解釋說：“缺少的關(guān)鍵的組件是便宜的激光器，這是實現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率所必需的。與基于硅的CMOS技術(shù)兼容的電泵激光器將是理想的，這樣的激光器然后可以在芯片制造過程中簡單地成型，因為整個芯片的生產(chǎn)終都基于這項技術(shù)。然而，純硅是一種間接半導(dǎo)體，不適合用作激光材料。目前，不同的材料被用于制造激光-III-V復(fù)合半導(dǎo)體，只是它們的晶格結(jié)構(gòu)與硅完全不同，硅是一種第四類元素，激光組件目前是外部制造的，必須隨后集成，這使得這項技術(shù)非常昂貴。”
 

　　與此相反，研究人員新研發(fā)的新型鍺錫基激光器可以在CMOS生產(chǎn)過程中制造，和硅一樣，它也是基于兩個四組元素。不過高錫含量會降低激光效率，因此在12-14%錫含量下，需要在約100-300千瓦/平方厘米的相對較高的泵浦功率，因此，研究小組試圖降低錫的濃度，并通過對材料施加額外的應(yīng)力來補償這一點，從而提高光學(xué)性能。
 

　　同時，對于這種新型激光器，研究人員將錫含量降低到5%左右，這使得抽運功率降低到0.8kw/cm~2，產(chǎn)生的廢熱很小，可以作為連續(xù)波激光器工作。這些數(shù)值表明，鍺錫激光器在技術(shù)上是可行的，其效率與硅上生長的傳統(tǒng)III-V半導(dǎo)體激光器相當(dāng)，這也使其更接近于在室溫下工作的工業(yè)用電泵激光器。未來這種新型鍺錫基激光器潛在應(yīng)用范圍可從紅外和夜視系統(tǒng)到環(huán)境監(jiān)測的氣體傳感器。