外延生长在轴(001)硅上的连续波电抽运1550纳米激光器

工业标准(001)硅衬底上的III-V复合半导体异质外延是大规模电子和光子集成电路的理想选择。这种方法的挑战主要涉及晶格、极性和热膨胀系数的失配，这些失配最终会产生高密度的缺陷并限制有源器件的可靠性。正在进行的在硅光子学中集成激光的工作包括利用量子点来降低对缺陷的敏感性，以及利用砷化镓(GaAs)和相关化合物来实现1310纳米激光。 近日，为了将操作窗口扩展到广泛使用的1550nm电信区域，来自美国加州大学圣巴巴拉分校的研究人员们在互补金属氧化物半导体(CMOS)兼容(001)Si上演示了连续波电抽运磷化铟(InP)基量子阱激光器。InP和Si上的相关化合物的异质外延带来了额外的挑战，因为与GaAs相比其晶格失配要大得多。研究人员们的方法的关键是利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)开发低位错密度的InP-on-Si模板。在表面缺陷密度为1.15*10^8/cm2的InP缓冲液中,生长出7层铟镓砷化物(InGaAsP)多量子阱激光二极管结构。制作了法布里-珀罗脊波导激光器。这种20µm宽和1000 µm长的激光器演示了一个室温连续波(CW)激光，其阈值电流密度为2.05/cm2，最大输出功率为18千瓦的/面（无涂层）。实现了65°C的连续激光和105°C以上的脉冲激光。这种基于模拟的异质外延方法为硅光子学中InP激光器的单片集成提供了一条实用的途径。

图：倾斜截面的伪彩色SEM图像