最近，蒙彼利埃大学的项目研究了中红外激光源的外延集成。
蒙彼利埃大学电子与系统研究所（IES）的一个研究团队研制出一种基于同轴硅衬底上外延生长的中红外半导体激光器，这是首次利用微电子兼容硅材料制造出的激光二极管，该方法大大降低了其制造成本。
这一突破可能是在智能传感器平台上集成半导体激光源的一个进步，使环境传感应用于空气污染监测、食品安全分析和检测管道泄漏等领域。
半导体激光源在硅上的集成
研究方法
研究人员以前曾在硅衬底上演示过激光，但这些衬底并不符合微电子制造的行业标准。当组装操作应用于工业兼容硅时，硅和III-V半导体材料结构的差异导致缺陷的形成。这个反相位边界的特殊缺陷会产生短路。为了防止这些缺陷到达器件的有源部分，该团队开发了一种外延方法。
通过定制外延工艺，可以提高在同轴硅上生长的激光二极管的性能。其方法包括该团队现有操作中采用感应耦合等离子体刻蚀来代替湿刻蚀，以及为确保结构中没有反相边界而采取的步骤。
研究人员通过生产以连续波模式工作的中红外激光二极管演示了这种新方法。这些基于GaSb的激光二极管显示出低阈值电流密度、低光损耗、高温工作和高特征温度的特点。这种外延方法可以应用于任何基于GaSb的光电器件，包括带间和量子级联激光器以及光电探测器。它代表了在制造全集成中红外传感器方面的突破。
一旦这项新技术完全成熟，使用硅微电子工具对宽达300 mm的大型硅衬底上的激光器进行外延，将有助于改善对制造过程的控制，降低激光器的制造成本，并使新器件的设置成为可能。
这些激光器随后可以与无源硅光子学集成电路或CMOS技术相结合，作为一种制造小型、低成本、用于高灵敏度气体和液体测量的智能光子传感器的途径。目前，研究人员已经通过应用这种新的外延方法制造了发射8 µm波长的量子级联激光器。
编译 | Sueuel
排版 | Sueuel
资讯来源 | optics
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