低成本鍺錫電注入激光器 提高微加工速度和效率

在美國(guó)空軍科學(xué)研究辦公室的贊助下，阿肯色大學(xué)、亞利桑那州立大學(xué)和半導(dǎo)體設(shè)備制造商 Arktonics 公司等合作開(kāi)發(fā)了第一種鍺錫材料制成的電注入激光器（二極管激光器），其微處理速度和效率顯著提高，且成本較低。

由電氣工程教授余水清（音譯）領(lǐng)導(dǎo)的材料科學(xué)研究人員展示了第一臺(tái)用鍺錫制成的電注入激光器，可在提高微加工速度和效率的同時(shí)，極大降低成本。該激光器可在高達(dá) 100K 的脈沖條件，或者零下 279 度的溫度下工作。

電注入鍺錫激光器及其功率輸出與電流和頻譜特性的關(guān)系示意圖。

圖片來(lái)源：阿肯色大學(xué)

鍺錫合金是一種很有前途的半導(dǎo)體材料，能夠很容易地集成到電子電路中，用于計(jì)算機(jī)芯片和傳感器電路的開(kāi)發(fā)。這種材料還可推動(dòng)低成本、輕量、緊湊和低功耗型電子元件的發(fā)展。

“我們的研究是基于 IV 族激光器的一個(gè)重大進(jìn)展，”Yu 教授認(rèn)為：“它們可以成為硅上激光集成的途徑，也是朝著顯著改進(jìn)電子設(shè)備電路邁出的重要一步?！?/p>

Yu 教授長(zhǎng)期從事鍺錫材料的研究工作。他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證實(shí)了鍺錫材料是一種強(qiáng)大的半導(dǎo)體合金。在報(bào)道了第一代“光學(xué)泵浦”激光器后，Yu 等正在繼續(xù)對(duì)這種材料進(jìn)行改進(jìn)。

在該研究中，研究人員成功進(jìn)行了電注入 GeSn 二極管激光器的首次演示。GeSn / SiGeSn 雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)成功生長(zhǎng)，從而確保了載流子和光學(xué)的約束。為了解決由于 GeSn 和頂部 SiGeSn 勢(shì)壘之間的 II 型能帶對(duì)準(zhǔn)而導(dǎo)致的空穴泄漏，設(shè)計(jì)了 p 型頂部 SiGeSn 層以促進(jìn)空穴注入。脊形波導(dǎo) GeSn 激光器被制作觀察到高達(dá) 100 K 的脈沖激光。在 10 K 下測(cè)量的閾值為 598A / cm2。在 10 至 77 K 的溫度范圍內(nèi)從 76 至 99 K 提取了特征溫度

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