欧洲科研团队推出发光硅锗合金，使硅激光器触手可

  ICC讯 根据CSC化合物半导体消息，来自埃因霍温技术大学(TU/e)和慕尼黑技术大学(TUM)的一个团队目前已成功开发出发光的硅锗合金。因此，能够集成到当今芯片中的硅激光器的开发是第一次触手可及。

  在过去的半个世纪里，研究人员试图制造硅基或锗基激光器，但没有成功。硅通常在立方晶格中结晶。这种形式不适合把电子转换成光。

  埃因霍温技术大学的研究人员与慕尼黑技术大学、杰纳大学和林茨大学的同事一道，现已开发出由锗和硅制成的能够发光的合金。

  关键的一步是用六方晶格的锗和硅生产锗和合金的能力。“这种材料有一个直接的带隙，因此可以自己发光，”TUM半导体量子纳米系统教授乔纳森·芬利说。

欧洲研究小组开发了发光硅锗合金，其性能几乎与InP或GaAs相当

  模板技巧

  埃里克·巴克斯和他在图埃因霍温的团队早在2015年就首次生产了六角硅。他们首先用另一种材料制成的纳米线生长出六角晶体结构。作为锗硅外壳的模板，底层材料施加在其六边形晶体结构上。

  然而，最初，这些结构不能被刺激发光。通过与慕尼黑技术大学沃尔特·肖特基研究所(Walter Schottky Institute)的同事们交换意见，他们分析了每一代人的光学特性，最终将生产工艺优化到纳米线确实能够发光的完美程度。

  巴克斯说：“与此同时，我们的性能几乎可以与InP或GaAs相媲美。”。因此，用锗硅合金制造的、能够集成到传统生产工艺中的激光似乎只是一个时间问题。

  乔纳森·芬利说：“如果我们能够通过光学手段实现芯片内和芯片间的电子通信，速度可以提高1000倍。”。此外，光学和电子学的直接结合可以大大降低自动驾驶汽车中激光雷达芯片、医疗诊断用化学传感器以及空气和食品质量测量的成本

  'Direct Bandgap Emission from Hexagonal Ge and SiGe Alloys' by E. M. T. Fadaly et al; Nature, 8. April 2020

  顺带一提，复旦大学团队在2018年宣布成功研制出全硅激光器，该成果在Science Bulletin以快报形式报道。为了大幅增强硅的光增益，复旦大学团队借鉴并发展一种高密度硅纳米晶薄膜生长技术，显著地提高硅发光层的发光强度。同时，为克服通常氢钝化方法无法充分饱和悬挂键缺陷这一问题，团队发展了一种新型的高压低温氢钝化方法，使得硅发光层的光增益一举达到通常III-V族激光材料(如GaAs、InP等)的水平。

  在此基础上，该团队设计和制备了相应的分布反馈式(DFB)谐振腔，最终成功获得光泵浦DFB型全硅激光器。