面向III-V异构外延于Si上的超薄应变缓解Si$_{1-x}$Ge$_x$层

人工智能的爆发、摩尔定律的可能终结、量子计算的黎明以及数据通信需求的持续指数增长，为在多样化的硅平台上集成激光器带来了新的紧迫性。虽然III-V平台上的二极管激光器长期以来为互联网数据通信和其他光子电子技术提供动力，但与硅的直接集成仍然存在问题。需要一种颠覆性的解决方案，必须探索新的和非传统的材料和集成方法。在本工作中，我们表明，通过氧化固相生长制造的亚10nm超薄Si$_{1-x}$Ge$_x$缓冲层可以实现异常高效的应变缓解。该Si$_{1-x}$Ge$_x$层通过将Ge离子植入Si(111)上并选择性氧化所得离子损伤层中的Si原子，形成位于Si基底和表面氧化层之间的完全应变缓解的Ge富层。高效应变缓解源于高氧化温度，产生了基底界面周期性介入网络，与Si$_{1-x}$Ge$_x$层中Ge含量的调制相吻合，表明Si通过层存在缺陷介导扩散。 demonstrated在该超薄Si$_{1-x}$Ge$_x$层上实现了高品质GaAs的外延生长，为将III-V激光器直接集成到硅平台上提供了一条有前景的新途径。