Author Affiliations
Abstract
1 School of Science and Engineering and Shenzhen Key Laboratory of Semiconductor Lasers, The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen (CUHKSZ), Shenzhen 518172, China
2 Department of Electronic and Electrical Engineering, University College London, London WC1E 7JE, UK
3 Université Grenoble Alpes, CNRS, CEA-LETI, MINATEC, LTM, F-38054 Grenoble, France
Monolithic integration of III-V lasers with small footprint, good coherence, and low power consumption based on a CMOS-compatible Si substrate have been known as an efficient route towards high-density optical interconnects in the photonic integrated circuits. However, the material dissimilarities between Si and III-V materials limit the performance of monolithic microlasers. Here, under the pumping condition of a continuous-wave 632.8 nm He–Ne gas laser at room temperature, we achieved an InAs/GaAs quantum dot photonic crystal bandedge laser, which is directly grown on an on-axis Si (001) substrate, which provides a feasible route towards a low-cost and large-scale integration method for light sources on the Si platform.
lasers bandedge photonic crystal monolithic integration quantum dots silicon substrate Chinese Optics Letters
2022, 20(4): 041401
1 中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
由于半导体量子点具有很强的三维量子限制效应,量子点(QD)激光器展现出低阈值电流、高调制速率、高温度稳定、低线宽增强因子和高抗反射等优异性能,有望在未来高速光通信及高速光互连等领域有重要的应用。同时,量子点结构具有对位错不敏感的特性,使得量子点激光器成为实现硅光集成所迫切需求的高效光源强有力候选者。先简要综述1.3 μm半导体量子点激光器的研究进展,再着重介绍GaAs基量子点激光器在阈值电流密度、温度稳定性、调制速率和抗反射特性等方面展示出的优异特性,最后对在切斜Si衬底和Si(001)衬底上直接外延生长的量子点激光器进行介绍。
激光器 半导体激光器 量子点 硅基 阈值电流
东南大学电子科学与工程学院先进光子学中心, 江苏 南京 210096
采用一种半径相同的级联双微环谐振器实现n>1阶光时域微分器,并基于最小平均偏差原则,分析级联双微环微分器的微分精度、能量效率和输入信号对微分结果的影响。相比于单一微环,该结构可将微分波形平均绝对偏差最大值5.67%降至0.67%。在1
信号处理 光时域微分器 级联微环谐振器 微分特性 硅基 激光与光电子学进展
2020, 57(9): 090701
为了验证束流强度分布对膜厚的影响，通过束流分布的理论计算模拟出外延膜的分布，并与外延实验样品数据进行了对比，结果证实了我们的猜测，可以部分解释膜厚分布不均的情况。利用公式计算束流强度的分布，得出最薄点应为最厚点的73.26%。实验测试的膜厚的最厚点为8.1582 m，最薄点为5.9362 m，比例为72.76%，与计算结果基本相符。因此，可以确定束流强度分布对膜厚有一定的影响。但实际材料的膜厚不仅受束流分布的影响，还与其他工艺参数相关。由于采用了理论计算与实验相互对比的方法，比单纯实验所得出的结果更准确可靠。
硅基衬底 束流分布 MBE MBE silicon substrate beam distribution
广西大学 物理科学与工程技术学院, 广西相对论天体物理区重点实验室, 广西 南宁 530004
为了解决在单晶硅衬底上生长的InGaN/GaN多层量子阱发光二极管器件发光效率显著降低的问题, 使用周期性δ型Si掺杂的GaN取代Si均匀掺杂的GaN作为n型层释放多层界面间的张应力。采用稳态荧光谱及时间分辨荧光谱测量, 提取并分析了使用该方案前后的多层量子阱中辐射/非辐射复合速率随温度(10~300 K)的变化规律。实验结果表明引入δ-Si掺杂的n-GaN层后, 非辐射复合平均激活能由(18±3) meV升高到(38±10) meV, 对应非辐射复合速率随温度升高而上升的趋势变缓, 室温下非辐射复合速率下降, 体系中与阱宽涨落有关的浅能级复合中心浓度减小, PL峰位由531 nm左右红移至579 nm左右, 样品PL效率随温度的衰减受到抑制。使用周期性δ型Si掺杂的GaN取代Si均匀掺杂的GaN作为生长在Si衬底上的InGaN/GaN多层量子阱LED器件n型层, 由于应力释放, 降低了多层量子阱与n-GaN界面、InGaN/GaN界面的缺陷密度, 使得器件性能得到了改善。
InGaN/GaN多层量子阱 光致荧光 时间分辨荧光谱 硅衬底 InGaN/GaN multiple quantum well luminescence time-resolved photoluminescence silicon substrate
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
利用电子束蒸发在硅基底材料上沉积氟化镱(YbF3)薄膜,并对不同沉积温度所得薄膜进行了研究。研究结果表明,在反可见透红外波段上,沉积温度对于YbF3薄膜的物理和光学特性有较大影响。当沉积温度为150 ℃和180 ℃时,硅基底上的YbF3薄膜的光学性能和可靠性较差;当沉积温度为220 ℃和240 ℃时,硅基底上的YbF3薄膜具有良好的光学性能和可靠性,能适用于不同要求的薄膜产品研制。
氟化镱薄膜 电子束蒸发 反可见透红外波段 硅基底 沉积温度 YbF3 films electron beam evaporation in the opposite visible through infrared silicon substrate deposition temperature
四川大学物理科学与技术学院 微电子技术四川省重点实验室
本文采用低压化学气相淀积(LPCVD)技术,以甲烷CH4作为反应碳气体源,氢气H2作为稀释气体,将两者混合后,在n型Si(111)衬底上反向外延生长n型3C-SiC薄膜.采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(RAM)及扫描电子显微镜(SEM)对生长的3C-SiC薄膜进行测试和分析.对比在相同的反应温度下,不同的热处理方式对生长的3C-SiC薄膜质量的影响,进一步探讨SiC薄膜反向外延生长工艺的改进方法.结果表明,较慢的降温速率能够生长出质量较高的3C-SiC薄膜.
立方碳化硅 低压化学气相沉积 硅衬底 反向外延 cubic silicon carbine low pressure chemical vapor deposition silicon substrate reverse-epitaxial growth
1 中国科学院半导体研究所 集成光电子国家重点实验室, 北京 100083
2 河南仕佳光子科技有限公司, 河南 鹤壁 458030
分别设计制备了基于石英衬底和硅衬底的16通道200GHz二氧化硅可调复用器/解复用器。该器件由一个16通道200GHz的阵列波导光栅(AWG)和Mach-Zehnder干涉型热光可调光衰减器(VOA)阵列构成。在衰减量达到20dB的时候, 基于石英衬底的器件的外加偏压和功耗分别是11.7V和110mW; 而基于硅衬底的器件的外加偏压和功耗分别是22V和380mW。分析了基于不同衬底的器件性能出现差别的原因, 并设计了新的结构, 提高了器件性能。
可调复用器/解复用器 石英衬底和硅衬底 阵列波导光栅 热光可调光衰减器 VMUX/DEMUX quartz and silicon substrate AWG VOA
1 南通大学电子信息学院, 江苏 南通 226019
2 南通大学机械工程学院, 江苏 南通 226019
3 常熟理工学院 物电学院, 江苏 常熟215500
应用不同频率的YAG激光分别对单晶硅及多晶硅衬底上的非晶硅薄膜进行了退火处理。晶化后的非晶硅薄膜的物相结构和表面形貌用XRD和AFM进行分析。XRD测试结果表明: 随着激光频率的增加, 两种衬底上的非晶硅薄膜晶化晶粒尺寸均出现了先增加后降低的现象。所有非晶硅样品的衍射峰位与衬底一致, 说明非晶硅薄膜的晶粒生长是外延生长。从多晶硅衬底样品的XRD可以看出, 随着激光频率的增加, 激光首先融化衬底表面, 然后衬底表层与非晶硅薄膜一起晶化。非晶硅薄膜最佳晶化激光频率分别为: 多晶硅衬底20Hz,单晶硅衬底10Hz。
YAG激光 硅衬底 非晶硅薄膜 激光脉冲频率 YAG laser silicon substrate amorphous silicon thin film laser frequency
南昌大学国家硅基LED工程技术研究中心, 江西 南昌 330047
利用金属有机化合物气相外延沉积技术在2 inch (5.08 cm) Si(111)图形衬底上生长了GaN外延薄膜,在Al组分渐变AlGaN缓冲层与GaN成核层之间引入了AlN插入层,研究了AlN插入层对GaN薄膜生长的影响。结果表明，随着AlN插入层厚度的增加,GaN外延膜(002)面与(102)面X射线衍射摇摆曲线半峰全宽明显变小,晶体质量变好,同时外延膜在放置过程中所产生的裂纹密度逐渐减小直至不产生裂纹。原因在于AlN插入层的厚度对GaN成核层的生长模式有明显影响,较厚的AlN插入层使GaN成核层倾向于岛状生长,造成后续生长的n-GaN外延膜具有更多的侧向外延成分,从而降低了GaN外延膜中的位错密度,减少了GaN外延膜中的残余张应力。同时还提出了一种利用荧光显微镜观察黄带发光形貌来表征GaN成核层形貌和生长模式的新方法。
薄膜 氮化镓 氮化铝插入层 硅衬底 黄带
