科学家研制出首个可直接兼容硅芯片的锗锡半导体激光器

瑞士科学家已经成功研制出了首个仅以碳族元素(第四族)所组成的“锗锡半导体激光器”,这意味着它可以与该族的其它元素相兼容,比如硅和铅。说得再通俗一点,这项研究成果等于是打开了在芯片内使用激光进行通信的大门(不仅比铜布线速度更快、而且也更加节能)。尽管此前有展示过使用了锗激光技术的芯片,但尤里希研究中心的这套方案却更容易实现——因为它可以直接嵌入芯片。

嵌入芯片

来自尤里希旗下“皮特格林贝格研究所”(PGI-9)和“保罗谢勒研究所”(Paul Scherrer Institute)的科学家们已经用锗和锡制成了实验用的附件,并且在硅晶片上进行了测试。

保罗谢勒研究所在测定之后发现,锗锡化合物可以同时产生和放大激光信号,而且锡元素对这种新设备的光学性能显得非常重要。

PGI-9博士生Stephen Wirths补充道:“高含锡量决定了它的光学性能,这是我们首次在晶格中掺入了超过10%的锡而没有损失其光学品质”。

光学品质

目前电子系统中所使用的半导体激光器,主要由元素周期表中的第三族或第五族元素所组成,比如砷化镓。

也正因为如此,由这些材料制成的激光器无法与其它硅基半导体装置直接兼容(不仅困难,而且费力)。此外,由于其连接材料拥有不同的系数,装置的使用寿命也会有所降低。

PGI-9博士Dan Buca表示:“这款激光装置可以在有史以来的最低温下工作(零下183摄氏度/零下297.4华氏度)”。相信这款测试系统在优化之后,还会带来更加优异的性能表现。

此外,同步电路的时钟信号可使用高达30%的能量,这样可以在光传输过程中节省大量能量。有关这项研究的全文,可以移步至《自然光子学》(Nature Photonics)杂志上观看。

文章来源:中文业界资讯站