由于法國Montpellier大學(xué)的AlexeiBaranov及其同事的努力，量子級(jí)聯(lián)激光器（QCL）現(xiàn)在能夠發(fā)射比以往更短波長的激光。

該團(tuán)隊(duì)制造出了基于InAs/AlSb材料的器件，能在80K的溫度下以脈沖模式工作，并在激光波長2.75μ時(shí)達(dá)到每面0.3W的功率。第二個(gè)器件使用的是相同的材料體系，能在接近室溫的溫度下工作并達(dá)到每面1.5W，但是發(fā)射波長較長可達(dá)到2.97μ。Baranov表示由于光譜位于3μ左右的區(qū)域包括了某些雙原子分子拉伸振動(dòng)時(shí)的吸收譜線，因此兩個(gè)激光器都適合光譜方面的應(yīng)用。特別是氮-氫和氧-氫鍵在2.7至3.3μ之間有明顯的吸收譜線。

產(chǎn)生如此短的發(fā)射波長，需要兩個(gè)材料體系的組合具有非常大的導(dǎo)帶差。InAs和AlSb是一個(gè)非常好的組合，因?yàn)槎叩膶?dǎo)帶差是2.1eV。

Baranov表示，使用MBE法生長該材料的困難程度和其他III-V族材料差不多，他還指出必須十分重視界面處的生長條件。界面處不能有兩種原子共存，并且不論形成InSb或AlAs鍵，都會(huì)向外延片中引入較大的應(yīng)變。這將降低晶體的質(zhì)量，阻礙器件的電子性能。

目前研究者正在使用快速的工藝來制造激光器，以便對(duì)實(shí)際器件與模擬的結(jié)果作個(gè)比較。但該方法會(huì)導(dǎo)致激光器的散熱能力較差，這意味著激光器只能在較低的溫度下以連續(xù)波模式工作。

該團(tuán)隊(duì)正在努力解決這個(gè)問題，他們的下一個(gè)目標(biāo)是制造出一種量子級(jí)聯(lián)激光器，它能在室溫下以高占空比或連續(xù)波模式工作。Baranov表示他們對(duì)激光器的設(shè)計(jì)和制造工藝作進(jìn)一步的改進(jìn)。

低壓環(huán)境增大4H-SiC生長率

據(jù)日本電力工業(yè)中心研究院的研究員說，高質(zhì)量4H-SiC的最快生長速度可以在低壓生長環(huán)境下從僅有的100μ/h上升至250μ/h。

生長速度的提高最終會(huì)加快雙極性器件的生產(chǎn)進(jìn)程，這些工作電壓在10kV以上的器件，在全國高壓輸電線網(wǎng)中用作電子開關(guān)。器件結(jié)構(gòu)需要一層至少100μ厚的SiC材料。

更快的生長速度來源于很低的系統(tǒng)壓力以及很高的氫氣和硅烷流速。這種結(jié)合能夠阻止限制SiC生長速度的硅團(tuán)簇的形成。

該團(tuán)隊(duì)采用了一個(gè)帶175mm基座的垂直熱壁反應(yīng)器。往反應(yīng)器中注入硅烷、丙烷和氫氣，在1650oC、壓力為15-Torr環(huán)境下才開始沉積。當(dāng)C:Si含量的比值達(dá)到1時(shí)以70l/min流速注入氫氣；當(dāng)硅烷:氫氣的比值達(dá)到0.005時(shí)會(huì)出現(xiàn)最快的生長速度。

量子級(jí)聯(lián)激光器開始使用異質(zhì)鍵合

與其它的光源都已經(jīng)使用異質(zhì)鍵合的狀況不同，量子級(jí)聯(lián)激光器（QCL）仍未受到與硅機(jī)械連接的影響。

來自奧地利維也納科技大學(xué)和紐約州立大學(xué)的研究人員采用基于金的熱壓縮壓焊來達(dá)到與硅連接的目的，并將它應(yīng)用到大規(guī)模的制造中。維也納科大團(tuán)隊(duì)的DanielaAndijasevic表示：“該技術(shù)非常適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)硅晶圓廠的工作流程”。

及其同事在一個(gè)4"硼摻雜的p型硅襯底和MBE生長的GaAs激光器上熱濺射一層1μ厚的金薄膜，然后翻轉(zhuǎn)激光器并與硅襯底對(duì)準(zhǔn)。在330oC真空環(huán)境下進(jìn)行壓焊，通過施加450N的壓力將兩個(gè)部件壓在一起。

壓焊過后所得激光器的閾值電流密度與未壓焊激光器的一樣，均為4.6kA/cm2。兩種激光器均工作在脈沖模式下，使用重復(fù)速率為5kHz的100ns脈沖。

此外，壓焊激光器的光功率比未壓焊的要低，Andijasevic解釋道這是由于表面金層的反射。

未來該研究小組希望使用硅材料為激光器制作光波導(dǎo)，并更好地對(duì)準(zhǔn)混合器件來解決反射的問題。

對(duì)QCL進(jìn)行金熱壓縮壓焊，使得在同一芯片上集成光通信和硅基CMOS的目標(biāo)更近了一步。