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GeSnOI mid-infrared laser technology

Light(Science & Applications) 2021年第12期10卷 2408-2420页

作者： Binbin Wang Emilie Sakat Etienne Herth Maksym Gromovyi Andjelika Bjelajac Julien Chaste Gilles Patriarche Philippe Boucaud Frédéric Boeuf Nicolas Pauc Vincent Calvo Jérémie Chrétien Marvin Frauenrath alexei chelnokov Vincent Reboud Jean-Michel Hartmann Moustafa El Kurdi UniversitéParis-Saclay CNRSC2N10 boulevard Thomas Gobert91120 PalaiseauFrance UniversitéCôte d’Azur CNRSCRHEARue Bernard Grégory06905 Sophia-AntipolisFrance STMicroelectronics Rue Jean Monnet38054 CrollesFrance UniversitéGrenoble Alpes CEAIRIG-DePhy17 rue des Martyrs38000 GrenobleFrance UniversitéGrenoble Alpes CEALeti17 rue des Martyrs38000 GrenobleFrance

GeSn alloys are promising materials for CMOS-compatible mid-infrared lasers ***,Sn alloying and tensile strain can transform them into direct bandgap *** growing laser technology however suffers from a number of limitations,such as poor optical confinement,lack of strain,thermal,and defects management,all of which are poorly discussed in the ***,a specific GeSn-on-insulator(GeSnOI)stack using stressor layers as dielectric optical claddings is demonstrated to be suitable for a monolithically integration of planar Group-IV semiconductor lasers on a versatile photonic platform for the near-and mid-infrared spectral ***-shape resonators on mesa structures were fabricated from GeSnOI,after bonding a Ge_(0.9)Sn_(0.1) alloy layer grown on a Ge strain-relaxed-buffer,itself on a Si(001)*** GeSnOI microdisk mesas exhibited significantly improved optical gain as compared to that of conventional suspended microdisk resonators formed from the as-grown *** further show enhanced vertical out-coupling of the disk whispering gallery mode in-plane radiation,with up to 30%vertical out-coupling *** a result,the GeSnOI approach can be a valuable asset in the development of silicon-based mid-infrared photonics that combine integrated sources in a photonic platform with complex lightwave engineering.

关键词： GeSn OI coupling

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