由光学学会 信用:CC0公共领域 研究人员首次直接在微电子兼容的硅衬底上制造高性能中红外激光二极管
新的激光可以使低成本传感器得到广泛发展，用于实时、精确的环境传感，如空气污染监测、食品安全分析和检测管道泄漏
法国蒙彼利埃大学的研究小组组长埃里克·图尔尼说:“大多数光学化学传感器都是基于感兴趣的分子和中红外光之间的相互作用。”
“在与微电子技术兼容的硅上制造中红外激光器可以大大降低成本，因为它们可以使用与制造手机和电脑所需的硅微电子技术相同的高容量处理技术制造
" 这种新的制造方法在光学学会的高影响研究期刊《光学》中有所描述
这项工作是在EXTRA设施进行的，并且是REDFINCH联盟的一部分，该联盟正在开发用于气体和液体中化学检测的小型化、便携式低成本光学传感器
“对于这个项目，我们正在上游工作，为未来的传感器开发光子器件，”图尔尼说
“在后期阶段，这些新的中红外激光器可以与硅光子学组件结合，制造出智能的集成光子传感器
" 工业兼容制造 激光二极管由半导体材料制成，可以将电转化为光
中红外光可以用一种被称为ⅲ-ⅴ族的半导体制造
大约十年来，研究人员一直致力于使用一种称为外延的方法在硅上沉积ⅲ-ⅴ族半导体材料
尽管研究人员先前在硅衬底上演示了激光，但这些衬底不符合微电子制造的工业标准
当使用工业兼容的硅时，硅和第三-第五族半导体的材料结构的差异导致缺陷的形成
图尔尼说:“一种叫做反相边界的特殊缺陷是设备杀手，因为它会造成短路。”
“在这项新工作中，我们开发了一种外延方法，防止这些缺陷到达器件的有源部分
" 研究人员还改进了用外延材料制造激光二极管的工艺
结果，他们能够用一次外延工具在工业兼容的硅衬底上制造出一个完整的激光器结构
高性能激光器 研究人员通过生产中红外激光二极管展示了这种新方法，这种二极管以连续波模式工作，具有低光损耗
他们现在计划研究新器件的寿命，以及该寿命与器件制造和工作模式的关系
他们说，一旦他们的方法完全成熟，使用硅微电子工具在大的硅衬底(直径可达300毫米)上外延激光将改善制造过程的控制
这反过来将进一步降低激光制造成本，并使新器件的设计成为可能
这种新型激光器还可以与无源硅光子集成电路或互补金属氧化物半导体技术相结合，制造出用于高灵敏度气体和液体测量的小型、低成本、智能光子传感器
“我们使用的半导体材料可以制造在1
5微米(电信波段)到25微米(远红外波段)，”图尼说
“我们的制造方法可以应用于任何需要在硅平台上集成ⅲ-ⅴ族半导体的领域
例如，我们已经通过应用这种新的外延方法制造了发射波长为8微米的量子级联激光器
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
