En Ru
Компания Imec начала производство нано-лазеров на основе GaAs в масштабе пластин диаметром 300 мм.
Компания Imec объявила об успешной демонстрации лазерных диодов на основе GaAs структур с несколькими квантовыми ямами (multiple quantum well - MQW) и нано-гребнями, которые были монолитно изготовлены на 300-миллиметровых кремниевых пластинах на пилотной линии прототипирования CMOS.
Отсутствие масштабируемых встроенных в КМОП-интеграцию источников света стало серьёзным препятствием для широкого внедрения кремниевой фотоники. Гибридные или гетерогенные интеграционные решения, такие как flip-chip, микропечатная технология или склеивание кристалла с пластиной, предполагают сложные процессы склеивания или необходимость использования дорогостоящих подложек III-V типа, которые часто выбрасываются после обработки. Это не только увеличивает затраты, но и вызывает опасения по поводу экологичности и эффективности использования ресурсов. По этой причине прямой эпитаксиальный рост высококачественных материалов III-V типа на крупноформатных кремниевых фотонных пластинах остается весьма востребованной задачей.
Большое несоответствие параметров кристаллической решетки и коэффициентов теплового расширения материалов III-V и Si неизбежно приводит к образованию дефектов несоответствия кристаллической решетки, которые, как известно, ухудшают характеристики и надежность лазера. Селективный рост (SAG) в сочетании с улавливанием по соотношению сторон (ART) значительно уменьшает количество дефектов в материалах III-V, интегрированных в кремний, за счет локализации дислокаций несоответствия в узких канавках, вытравленных в диэлектрической маске.
Используя структуры с нано-гребнями GaAs с низким содержанием дефектов, лазеры объединяют несколько квантовых ям InGaAs (MQW) в качестве области оптического усиления, встроенной в легированный p-i-n-диод и пассивированной с помощью покрывающего слоя InGaP. Достижение непрерывной работы при комнатной температуре с использованием электрического впрыска является важным достижением, позволяющим преодолеть трудности, связанные с подачей тока и разработкой интерфейса. Значительным достижением является возможность непрерывной работы при комнатной температуре за счет электрической инжекции (направленное движение носителей заряда в область с другим типом проводимости за счёт электрического поля.)
Диоды, размещенные на пластине обеспечивают непрерывное лазерное излучение на длине волны около 1020 нм с пороговыми токами до 5 мА, выходной мощностью более 1 мВт, шириной лазерной линии до 46 МГц и температурой работы лазера до 55 °C. Дифференциальная эффективность при этом достигает 0,5 Вт/А, а оптическая мощность 1,75 мВт.
«Этот проект является частью более масштабной миссии Imec по продвижению процессов интеграции III-V в направлении повышения технологической готовности, начиная с гибридных технологий флип-чипа и трансферной печати в ближайшей перспективе, заканчивая технологиями гетерогенного склеивания пластин и штампов и, в конечном итоге, прямым эпитаксиальным ростом в долгосрочной перспективе», - Йорис Ван Кампенхаут, сотрудник Silicon photonics и директор отраслевой программы исследований и разработок в области оптического ввода-вывода Imec.
Большое несоответствие параметров кристаллической решетки и коэффициентов теплового расширения материалов III-V и Si неизбежно приводит к образованию дефектов несоответствия кристаллической решетки, которые, как известно, ухудшают характеристики и надежность лазера. Селективный рост (SAG) в сочетании с улавливанием по соотношению сторон (ART) значительно уменьшает количество дефектов в материалах III-V, интегрированных в кремний, за счет локализации дислокаций несоответствия в узких канавках, вытравленных в диэлектрической маске.
Используя структуры с нано-гребнями GaAs с низким содержанием дефектов, лазеры объединяют несколько квантовых ям InGaAs (MQW) в качестве области оптического усиления, встроенной в легированный p-i-n-диод и пассивированной с помощью покрывающего слоя InGaP. Достижение непрерывной работы при комнатной температуре с использованием электрического впрыска является важным достижением, позволяющим преодолеть трудности, связанные с подачей тока и разработкой интерфейса. Значительным достижением является возможность непрерывной работы при комнатной температуре за счет электрической инжекции (направленное движение носителей заряда в область с другим типом проводимости за счёт электрического поля.)
Диоды, размещенные на пластине обеспечивают непрерывное лазерное излучение на длине волны около 1020 нм с пороговыми токами до 5 мА, выходной мощностью более 1 мВт, шириной лазерной линии до 46 МГц и температурой работы лазера до 55 °C. Дифференциальная эффективность при этом достигает 0,5 Вт/А, а оптическая мощность 1,75 мВт.
«Этот проект является частью более масштабной миссии Imec по продвижению процессов интеграции III-V в направлении повышения технологической готовности, начиная с гибридных технологий флип-чипа и трансферной печати в ближайшей перспективе, заканчивая технологиями гетерогенного склеивания пластин и штампов и, в конечном итоге, прямым эпитаксиальным ростом в долгосрочной перспективе», - Йорис Ван Кампенхаут, сотрудник Silicon photonics и директор отраслевой программы исследований и разработок в области оптического ввода-вывода Imec.
Источник: https://www.imec-int.com/en/press/first-full-wafer-scale-fabrication-electrically-pumped-gaas-based-nano-ridge-lasers-300-mm
Перевод: Сотрудник компании ООО "ТТМ" Михайлов А.Л.