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科学网:复旦大学研制出世界上首个全硅激光器

作者:黄辛来源:科学网 2018年01月22日 发布时间:2018-01-22

复旦大学信息科学与工程学院教授吴翔、陆明和张树宇副教授团队合作研究,研制出世界上首个全硅激光器。相关研究成果日前以快报形式发表于《科学通报》。

硅激光器是集成硅光电子芯片的基本元件,是实现集成硅光电子的关键。然而,硅自身的发光极弱,如何将硅处理成具有高增益的激光材料,一直是一个瓶颈问题。

据介绍,这次研发成功的硅激光器与以往不同,它的发光材料(增益介质)是硅本身(硅纳米晶材料),激光器可做在硅芯片上,所以是真正意义上的全硅激光器。

研究人员首先借鉴并发展了一种高密度硅纳米晶薄膜制备技术,由此显著提高了硅纳米晶发光层的发光强度。之后,为克服常规氢钝化方法无法充分饱和悬挂键缺陷这一问题,又发展了一种新型的高压低温氢钝化方法,使得硅纳米晶发光层的光增益一举达到通常III-V族激光材料的水平,在此基础上还设计和制备了相应的分布反馈式(DFB)谐振腔,最终成功获得光泵浦DFB型全硅激光器。

这种激光器不仅克服了半导体材料生长过程中会产生的晶格失配和工艺兼容性差的问题,同时,作为地表储备量第二丰富的元素,以硅做光增益材料也可以避免对稀有元素如镓、铟等的过度依赖。

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