硅基量子点激光器研究进展

作     者：张楠 谢启杰 纳全鑫 骆登峰 贾思琪 王恺 ZHANG Nan;XIE Qijie;NA Quanxin;LUO Dengfeng;JIA Siqi;WANG Kai

作者机构：鹏城实验室广东深圳518055 南方科技大学电子与电气工程系广东深圳518055 

出 版 物：《发光学报》 (Chinese Journal of Luminescence)

年 卷 期：2023年第44卷第11期

页      面：2011-2026页

核心收录：

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(62105173 62105174) 

主　　题：硅光子学 片上量子点激光器 光子集成 

摘      要：随着全球数据流量的不断增长,硅基光子集成电路已经成为高性能芯片内/芯片间光通信领域中一个极具发展潜力的研究方向。然而,由于本征硅的发光效率极低,硅基片上光源成为光子集成电路中最具挑战性的元器件。为了解决缺乏原生光源的问题,硅基集成的Ⅲ-Ⅴ族半导体激光器已经得到了广泛研究,该激光器提供了优越的光学和电学性能。值得注意的是,在Ⅲ-Ⅴ族半导体激光器中使用量子点作为增益介质已经引起了诸多关注,因为它具有多种优点,如对晶体缺陷的容忍度高、温度敏感度低、阈值电流密度低和反射灵敏度低等。使用量子点的激光增益区在光子集成方面相比量子阱有许多改进。增益带宽可以根据需要进行设计优化,并在整个近红外光范围内实现激射。量子态与周围材料的大能级分离使其获得了优异的高温性能和亚皮秒时间尺度的增益恢复。本文从量子点材料及量子点激光器、基于晶圆键合技术、基于倒装键合技术、基于直接外延生长技术等多个角度,综述了硅基Ⅲ-Ⅴ族半导体量子点激光器的最新研究进展,并对其未来前景和挑战进行了探讨。