據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，蒙彼利埃大學(xué)（University of Montpellier）研究項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了中紅外激光光源的外延集成技術(shù)美獅貴賓會(huì)

硅上集成半導(dǎo)體光源圖

中紅外光譜涵蓋了大氣窗口和許多分子的吸收峰值，對(duì)醫(yī)學(xué)、工業(yè)應(yīng)用和環(huán)境監(jiān)測(cè)非常重要美獅貴賓會(huì)（GaSb）基激光二極管（LD）逐漸成為一種獨(dú)特的半導(dǎo)體激光技術(shù)，可以完全覆蓋波長(zhǎng)范圍，實(shí)現(xiàn)高靈敏度的光學(xué)氣體傳感美獅貴賓會(huì)然而，到目前為止，由于這些傳感器仍然主要依賴于單獨(dú)設(shè)備的制造過(guò)程，因此設(shè)備體積大，價(jià)格昂貴美獅貴賓會(huì)雖然人們對(duì)這種傳感器有強(qiáng)烈的需求，但這仍然阻礙了它的大規(guī)模應(yīng)用美獅貴賓會(huì)

以成熟為基礎(chǔ)的硅光子學(xué)CMOS該工藝為中紅外集成傳感器建設(shè)經(jīng)濟(jì)緊湊提供了發(fā)展前景美獅貴賓會(huì)在這個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)，已經(jīng)證實(shí)有大量的無(wú)源光學(xué)元件美獅貴賓會(huì)這與長(zhǎng)波紅外有關(guān)（LWIR）帶間級(jí)聯(lián)激光器工作（ICL）或量子級(jí)聯(lián)激光器（QCL）形成鮮明對(duì)比，需要更復(fù)雜的集成方案美獅貴賓會(huì)

為了實(shí)現(xiàn)有源光子集成電路，研究人員正在積極尋求標(biāo)準(zhǔn)CMOS兼容的零偏（001）硅襯底上直接外延生長(zhǎng)Ⅲ-Ⅴ法國(guó)蒙彼利埃大學(xué)電子與系統(tǒng)研究所的技術(shù)美獅貴賓會(huì)（IES）研究團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了紅外半導(dǎo)體激光器在零偏硅襯底上的外延生長(zhǎng)，據(jù)說(shuō)這是第一次在微電子兼容硅材料上生長(zhǎng)美獅貴賓會(huì)紅外半導(dǎo)體激光器由GaSb基激光二極管由低閾值電流密度、低光損耗、高溫工作和高特性溫度組成美獅貴賓會(huì)

該突破將成為智能傳感器平臺(tái)集成硅基半導(dǎo)體激光光源領(lǐng)域的重要一步，可用于空氣污染監(jiān)測(cè)、食品安全分析和管道泄漏檢測(cè)美獅貴賓會(huì)該研究的第一作者是Marta Rio Calvo，由Eric Tournie2020年3月26日，教授指導(dǎo)完成并發(fā)表Optica上美獅貴賓會(huì)論文鏈接如下：

新型中紅外激光器的制造工藝

大多數(shù)光化學(xué)傳感器大多數(shù)光化學(xué)傳感器是基于目標(biāo)分子和中紅外光之間的相互作用美獅貴賓會(huì)Eric Tournie解釋：紅外激光器可以大大降低與微電子兼容的硅材料的成本，因?yàn)樗梢允褂门c手機(jī)和計(jì)算機(jī)等硅電子產(chǎn)品相同的大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)美獅貴賓會(huì)

雖然蒙彼利埃大學(xué)的研究人員以前在硅襯底上制造過(guò)激光器，但這些襯底與微電子制造的工藝標(biāo)準(zhǔn)并不兼容美獅貴賓會(huì)當(dāng)其組裝和操作用于工業(yè)兼容硅設(shè)備時(shí)，硅襯底和Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)差異就會(huì)導(dǎo)致器件形成缺陷美獅貴賓會(huì)

圖為外延堆棧結(jié)構(gòu)：異質(zhì)結(jié)構(gòu)及相應(yīng)波長(zhǎng)

這被稱為反相界（antiphase boundary）特殊缺陷是設(shè)備殺手會(huì)造成短路美獅貴賓會(huì)Tournie在這項(xiàng)新研究中，我們開(kāi)發(fā)了一種外延方法，可以有效地防止這些缺陷到達(dá)設(shè)備的有源部分美獅貴賓會(huì)

該團(tuán)隊(duì)發(fā)表的論文顯示，激光二極管的性能利用其特定的外延過(guò)程來(lái)提高，這是一系列因素的結(jié)果，包括電感耦合等離子蝕刻來(lái)取代濕蝕刻，以及確保結(jié)構(gòu)中沒(méi)有相反的類別美獅貴賓會(huì)

新型中紅外激光器的特點(diǎn)及應(yīng)用前景

研究人員用可產(chǎn)生連續(xù)波的中紅外激光二極管展示了這種新方法，并發(fā)現(xiàn)該二極管在使用過(guò)程中光學(xué)損耗較低美獅貴賓會(huì)

“這些GaSb基激光二極管具有低閾值電流密度、低光損耗、高溫工作和高特性溫度的特點(diǎn)美獅貴賓會(huì)這種延伸方法也可用于任何包括帶間級(jí)聯(lián)激光器和量子級(jí)聯(lián)激光器GaSb基光電器件和光電探測(cè)器美獅貴賓會(huì)這是紅外傳感器制造完全集成的突破性進(jìn)展美獅貴賓會(huì)

一旦新技術(shù)完全成熟，利用硅微電子機(jī)將激光外延技術(shù)應(yīng)用于300mm的大型硅襯底，將顯著改善制造過(guò)程的控制，較終降低激光制造成本，使新設(shè)備設(shè)計(jì)成為可能美獅貴賓會(huì)

該激光器可與無(wú)源硅光子集成電路或CMOS結(jié)合技術(shù)，可以創(chuàng)建小型、低成本的智能光子傳感器，用于測(cè)量高靈敏度氣體和液體美獅貴賓會(huì)

從寬光譜(從1.5激光器或光電探測(cè)器從微米電信波段到25微米遠(yuǎn)紅外波段)美獅貴賓會(huì)Tournie我們的制造方法可以應(yīng)用于任何需要在硅平臺(tái)上集成的方法Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體領(lǐng)域美獅貴賓會(huì)目前，我們已經(jīng)使用這種新的外延方法制造出發(fā)射光為8微米的量子級(jí)聯(lián)激光器美獅貴賓會(huì)