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DARPA项目在硅基微芯片上直接生成高效激光

作者: 来源: 日期:2016-03-18 06:45:02 人气:

  DARPA的光电混合综合(E-PHI)项目在硅上成功地集成了数十亿发光点,以生成高效的硅基激光。这个突破由加利福尼亚大学圣巴巴拉学院(UCSB)实现,将开启低价和耐用微系统的生产时代,这些微系统将超越现有技术的达到性能能力。

  雷达、通信、成像和传感载荷这样的国防系统依赖各种微系统设备。这些设备一般需要特殊的基板或基础材料,每个器件的加工技术也不同,因此在一个制作工艺中集成这样的多个设备极为困难。集成这些技术以往要求把一个微芯片与另一个结合,对比集成在单个芯片上的为系统,会引入很大的带宽和存取时间。

  DARPA于2011年启动了E-PHI项目,目标是将芯片尺度的光微系统和高速电子器件直接集成在单个硅微芯片上。尽管许多光组件可以直接在硅上制作,但是成为高效的硅上激光源是极为困难的。在芯片增加激光的传统方法(增益材料)包括在昂贵的晶圆上独立地制作激光,然后键合到硅芯片上。常规键合工艺要求极高的精度和短时间,生产成本很高。

  UCSB展示了在硅晶圆上直接生长或沉积连续砷化铟层的可能性,这可以形成数十亿个发光点,即“量子点”。在通用硅基板上集成电子和光子电路的方法可以避免进行晶圆键合,在许多军民电子器件上有应用,这些器件的尺寸、重量、电力和封装/装配成本都非常关键。

  这些E-PHI演示微系统相比成熟技术来说,将带来显著的性能提升,并且减小尺寸。不仅激光可以轻易集成在硅上,其它组件也同样可以,让先进光子集成电路具备更多功能。

  除了在硅上生成发光点,UCSB团队还克服了晶格失配,这是过去在硅上生长非硅激光材料时的普遍问题。UCSB团队证明了在硅上生长的激光与那些在同类基板上生长的具有同等性能。这些结果现在是开发其它光子组件的基础,如光放大器、调节器、探测器。

【光粒网综合报道】( 责任编辑:liuli )
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