新的工程方法可能导致光子芯片在消费电子产品中得到广泛应用

Josiah02 · 发表于 2024-9-5 16:04:25

来自 ARC 变革性元光学系统卓越中心 TMOS 的研究人员开发出了一种片上光源的新型工程方法，有望推动光子芯片在消费电子产品中的广泛应用。
在今天（9 月 4 日）发表在《光：科学与应用》杂志上的一项研究中，澳大利亚国立大学的研究团队和西北工业大学的合作者概述了一种由半导体材料砷化铟镓和磷化铟制成的高质量多量子阱纳米线的生长方法。
光学信息传输在速度和效率方面优于电传输，这也是光子芯片行业在过去十年蓬勃发展的原因。这些芯片也称为光子集成电路，目前已应用于电信设备、自动驾驶汽车、生物传感器和手机等消费设备中。
目前光子芯片的一个关键缺陷是缺乏片上光源。目前，这些芯片需要外部光源，这阻碍了芯片及其所支持设备的进一步小型化。
纳米线激光器是这些光源的绝佳候选者，但在室温下运行的具有光滑侧壁、可控尺寸和精确晶体组成的高质量纳米线却难以大规模制造。
TMOS 研究人员及其合作者开发了一种创新的多步骤面工程方法，利用金属有机化学气相沉积技术的选择性区域外延来实现纳米线的生长。
共同第一作者、TMOS 博士生张帆璐表示：“通过这种新的外延生长方法，我们可以精确控制量子阱纳米线的直径和长度，并且晶体质量高、形貌均匀。这使得设计可控纳米线光腔成为可能，从而实现空间模式和纵向模式的调控。”
“然后，通过调节纳米线中量子阱的组成和厚度，可以调整纳米线的激光波长，实现近红外电信波段宽光谱范围的覆盖。”
共同第一作者张旭涛表示：“我们提出的技术非常适合大规模外延生长均匀的纳米线阵列。它将使近红外电信波段纳米级激光光源的批量构建成为可能。
“这种方法有可能克服通过键合或异质外延制造片上集成光源的传统方法所带来的障碍，为大规模光子集成展示了一条有希望的道路。”
TMOS 首席研究员 Lan Fu 表示：“这是片上光源和光子芯片行业发展的重大进展。重要的是，它为这些设备的大规模生产奠定了基础。这项研究的下一步将是设计和制造电接触，以实现电注入激光。”

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