低缺陷硅上直接生长量子点激光器：在高温下表现出低阈值电流和高输出功率
材料科学
2025-02-17 v1
摘要
III-V 材料在硅上直接生长是实现单晶集成激光器、为关键通信和计算技术提供巨大潜力的关键前因。然而，III-V/硅晶格和热膨胀失配导致缺陷，严重影响激光性能。本研究通过新开发的生长方法克服了这一挑战，展示了在硅上生长的 InAs/GaAs 激光器，其性能与基于原生 GaAs 衬底上顶尖激光器相当。这一成果通过一系列严格优化的生长策略实现。原位扫描隧道显微镜和光谱实验揭示了活性区的卓越材料质量，并阐明了每种生长策略对缺陷动力学的影响。优化后的 III-V-on-silicon 棱形波导激光器显示出最高可达 165 {\deg}C 的连续波阈值电流仅为 6 毫安，同时实现高温运行。此外，采用相同工艺在 Si 和 GaAs 衬底上制造的激光器几乎具有相同的平均阈值电流。通过消除 GaAs/Si 失配导致的性能限制，本研究为将广泛的关键 III-V 光子技术可靠地集成到硅生态系统铺平了道路。
关键词
引用
@article{arxiv.2502.10261,
title = {Low-Defect Quantum Dot Lasers Directly Grown on Silicon Exhibiting Low Threshold Current and High Output Power at Elevated Temperatures},
author = {Konstantinos Papatryfonos and Jean-Christophe Girard and Mingchu Tang and Huiwen Deng and Alwyn J. Seeds and Christophe David and Guillemin Rodary and Huiyun Liu and David R. Selviah},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.10261},
year = {2025}
}