低成本鍺錫電注入激光器 提高微加工速度和效率

在美國空軍科學研究辦公室的贊助下，阿肯色大學、亞利桑那州立大學和半導體設備制造商 Arktonics 公司等合作開發了第一種鍺錫材料制成的電注入激光器（二極管激光器），其微處理速度和效率顯著提高，且成本較低。

由電氣工程教授余水清（音譯）領導的材料科學研究人員展示了第一臺用鍺錫制成的電注入激光器，可在提高微加工速度和效率的同時，極大降低成本。該激光器可在高達 100K 的脈沖條件，或者零下 279 度的溫度下工作。

電注入鍺錫激光器及其功率輸出與電流和頻譜特性的關系示意圖。

圖片來源：阿肯色大學

鍺錫合金是一種很有前途的半導體材料，能夠很容易地集成到電子電路中，用于計算機芯片和傳感器電路的開發。這種材料還可推動低成本、輕量、緊湊和低功耗型電子元件的發展。

“我們的研究是基于 IV 族激光器的一個重大進展，”Yu 教授認為：“它們可以成為硅上激光集成的途徑，也是朝著顯著改進電子設備電路邁出的重要一步?！?/p>

Yu 教授長期從事鍺錫材料的研究工作。他的團隊已經證實了鍺錫材料是一種強大的半導體合金。在報道了第一代“光學泵浦”激光器后，Yu 等正在繼續對這種材料進行改進。

在該研究中，研究人員成功進行了電注入 GeSn 二極管激光器的首次演示。GeSn / SiGeSn 雙異質結構成功生長，從而確保了載流子和光學的約束。為了解決由于 GeSn 和頂部 SiGeSn 勢壘之間的 II 型能帶對準而導致的空穴泄漏，設計了 p 型頂部 SiGeSn 層以促進空穴注入。脊形波導 GeSn 激光器被制作觀察到高達 100 K 的脈沖激光。在 10 K 下測量的閾值為 598A / cm2。在 10 至 77 K 的溫度范圍內從 76 至 99 K 提取了特征溫度

編輯：hfy