III-V材料在硅上的直接生长是开发单层积分激光器的关键推动剂,在重要通信和计算技术中为超密集的光子整合提供了巨大的潜力。但是,III-V/SI晶格和热膨胀不匹配构成了重大障碍,从而导致缺陷使激光性能降低。这项研究克服了这一挑战,证明了与天然GAAS底物上的顶级激光器相当的INAS/GAAS-SI激光器。这是通过新开发的外延方法来实现的,其中包括一系列严格优化的增长策略。原子分辨率扫描隧道显微镜和光谱实验揭示了活性区域的出色材料质量,并阐明了每种生长策略对缺陷动态的影响。优化的III-V-n-silicon脊脊 - 波导激光器显示出低至6 mA的连续波阈值电流,高温操作达到165°C。在80°C,对于数据中心应用至关重要,它们保持12 ma阈值和35 MW的输出功率。此外,使用相同过程在SI和GAAS底物上制造的激光均显示出几乎相同的平均阈值电流。通过消除与GAAS/SI不匹配相关的性能限制,这项研究为将广泛的III-V光子技术的广泛范围稳健而高密度整合到硅生态系统中铺平了道路。
此预印本的版权所有者于 2020 年 9 月 19 日发布此版本。;https://doi.org/10.1101/2020.09.18.301028 doi: bioRxiv preprint