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基于光电荷俘获存储器的非易失性异质III-V/Si光子学

光学 2023-05-30 v1 应用物理

摘要

我们首次展示了与异质III-V/Si光子学共置的非易失性电荷俘获闪存(CTM)。晶圆键合的III-V/Si CTM单元为马赫-曾德尔干涉仪(MZI)、非对称MZI晶格滤波器和环形谐振器滤波器等多种器件提供了非易失性光学功能。MZI CTM展现出完整的写/擦除操作(100次循环,500个状态),波长偏移为Δλnonvolatile=1.16nm\Delta\lambda_{non-volatile} = 1.16 nmΔneff,nonvolatile 2.5×104\Delta n_{eff,non-volatile} ~ 2.5 \times 10^{-4}),动态功耗<< 20 pW(受测量限制)。我们还演示并验证了多比特写操作(2比特),持续时间超过24小时且很可能更久。级联二阶环形谐振器CTM滤波器相比MZI展现出约7.11 dB的消光比提升,波长偏移为Δλnonvolatile=0.041nm\Delta\lambda_{non-volatile} = 0.041 nmΔneff,nonvolatile=1.5×104\Delta n_{eff, non-volatile} = 1.5 \times 10^{-4}),动态功耗与MZI CTM同为pW量级。将光子计算单元与非易失性存储器共置的能力,为消除冯·诺依曼瓶颈提供了一条引人注目的途径。

关键词

引用

@article{arxiv.2305.17578,
  title  = {Non-volatile heterogeneous III-V/Si photonics via optical charge-trap memory},
  author = {Stanley Cheung and Di Liang and Yuan Yuan and Yiwei Peng and Yingtao Hu and Geza Kurczveil and Raymond G. Beausoleil},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2305.17578},
  year   = {2023}
}