低成本锗锡电注入激光器 提高微加工速度和效率

在美国空军科学研究办公室的赞助下，阿肯色大学、亚利桑那州立大学和半导体设备制造商 Arktonics 公司等合作开发了第一种锗锡材料制成的电注入激光器（二极管激光器），其微处理速度和效率显著提高，且成本较低。

由电气工程教授余水清（音译）领导的材料科学研究人员展示了第一台用锗锡制成的电注入激光器，可在提高微加工速度和效率的同时，极大降低成本。该激光器可在高达 100K 的脉冲条件，或者零下 279 度的温度下工作。

电注入锗锡激光器及其功率输出与电流和频谱特性的关系示意图。

图片来源：阿肯色大学

锗锡合金是一种很有前途的半导体材料，能够很容易地集成到电子电路中，用于计算机芯片和传感器电路的开发。这种材料还可推动低成本、轻量、紧凑和低功耗型电子元件的发展。

“我们的研究是基于 IV 族激光器的一个重大进展，”Yu 教授认为：“它们可以成为硅上激光集成的途径，也是朝着显著改进电子设备电路迈出的重要一步。”

Yu 教授长期从事锗锡材料的研究工作。他的团队已经证实了锗锡材料是一种强大的半导体合金。在报道了第一代“光学泵浦”激光器后，Yu 等正在继续对这种材料进行改进。

在该研究中，研究人员成功进行了电注入 GeSn 二极管激光器的首次演示。GeSn / SiGeSn 双异质结构成功生长，从而确保了载流子和光学的约束。为了解决由于 GeSn 和顶部 SiGeSn 势垒之间的 II 型能带对准而导致的空穴泄漏，设计了 p 型顶部 SiGeSn 层以促进空穴注入。脊形波导 GeSn 激光器被制作观察到高达 100 K 的脉冲激光。在 10 K 下测量的阈值为 598A / cm2。在 10 至 77 K 的温度范围内从 76 至 99 K 提取了特征温度

编辑：hfy