中科院成功研制出国内首个GaAs基长波长激光器

    近日，由中科院半导体所半导体超晶格国家重点实验室牛智川研究员承担的GaAs基近红外波段半导体光电子材料生长和激光器研究项目获得重要突破。

    目前光通讯波段用的材料主要集中在以InP为基片的GaInAsP和GaAlInAs体系，这种材料系在与波分复用(WDM)技术相关的发射、调制、放大、波导、接收等以单元器件为基础的小规模集成系统上，取得了成功，促进了光网络、特别是光传输网络的发展。而InP基材料也存在难以克服的缺点，因此，发展适于通讯波段的GaAs基新材料体系十分必要。
    未来的光纤网络必须依靠各种光子集成功能器件来支撑，只有集成才能带来速率的提高、功能的扩展、性能的优化及高度的可靠与稳定性，半导体材料光子集成技术因此成为国际学术界和产业界研发的热点。近年来，欧、美、日等发达国家在GaAs基长波长材料研究方面投入大量人力物力。在InAs量子点、GaInNAs量子阱材料和器件方面不断取得进展。

    在国内，中科院半导体研究所充分意识到这方面的研究工作不仅具有重要的学术价值，更有广泛的市场应用前景，为使我们国家在这一领域掌握独立知识产权，在科学研究和技术开发的激烈的国际竞争中立于不败之地，自上世纪90年代末期开始在这方面开始了一系列研究工作。成立了由牛智川研究员领导的联合课题组，课题组成员由半导体超晶格国家重点实验室和国家光电子工艺中心分子束外延组构成。经过刻苦努力，课题组在GaAs基近红外波段半导体光电子材料生长和激光器研究项目不断获得重要突破。在2000年之前的初始阶段，他们首先掌握了InAs量子点的分子束外延生长新技术，并开发了工作波长0.9-1.1微米激光器。第二阶段至2002年，成功获得1.3微米量子点生长技术，并突破性提高长波长量子点均匀性，室温发光效率大幅度提高，研究结果创国际纪录而受到国际关注。第三阶段在最近的两年里，成功突破了长波长高密度量子点的生长难题，制备出GaAs基InAs自组织量子点边发射激光器，激射波长1.33微米，实现室温连续工作。这是迄今为止国内首次成功制备GaAs基长波长激光器。是GaAs基近红外材料在激光器、探测器等器件中得到推广应用的最重要进展。其中关键性突破在于他们掌握了长波长高密度量子点的生长这一核心技术，同时还开发和优化了新型GaAs基长波长激光器新工艺。

    这一科研成果成为我国在国际竞争日益激烈的光通讯用新一代GaAs基长波长光电子材料和器件研究领域的新突破，有望在不远的时间里进一步开发成功面向实用化的光电子器件。
 
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