Впервые телекоммуникационный лазер на квантовых точках выращен на кремниевой подложке

Новое поколение высокоскоростных базированных на кремнии информационных технологий стало ближе благодаря исследователям из департамента электроники и электротехники UCL и Лондонского центра по нанотехнологиям. Они провели первую демонстрацию электрически управляемого лазера на квантовой точке, выращенного прямо на кремниевой подложке, с длиной волны 1300 нм, пригодной для использования в связи. Атомная структура кремния делает крайне трудным создание эффективных источников света в этом материале.

По мере того как сложность и тактовая частота кремниевой электроники растут, становится все труднее связывать большие системы обработки данных с помощью традиционных медных соединений. С этих позиций область кремниевой фотоники становится чрезвычайно важной.

Идеальным источником света для кремниевой фотоники служил бы полупроводниковый лазер. До настоящего времени наиболее многообещающий подход заключался в монтировании на кристаллической пластине сложного полупроводникового материала, из которого могли быть сделаны лазеры на кремниевой подложке.

Прямое выращивание такого материала на кремнии было бы привлекательным методом полной интеграции для кремниевой фотоники. Однако большие различия в постоянной кристаллической решетки между кремнием и компаундными полупроводниками вызывают дислокации в кристаллической структуре, что приводит к низкой эффективности и короткому времени эксплуатации полупроводниковых лазеров.

Группа из UCL преодолела эти трудности, разработав специальные слои, которые предотвращают появление дислокаций на уровне лазера, вместе со слоем лазера на квантовой точке. Это позволило им продемонстрировать лазер с длиной волны 1300 нм и электрической накачкой, выращенный методом эпитаксии на кремнии. Оптический выход составил 15 мВт на одну грань при комнатной температуре.

Лазер на квантовой точке, сделанный на кремниевой подложке в UCL