研究人員首次直接在與微電子相容的硅基板上制造了高性能的中紅外激光二極管。新的激光可以促進低成本傳感器的廣泛發(fā)展，實現(xiàn)空氣污染監(jiān)測、食品安全分析和管道泄漏檢測的實時、準確的環(huán)境傳感。

法國蒙彼利埃大學研究小組組長埃里克·圖爾尼（EricTournié）大多數(shù)光學化學傳感器都是基于感興趣的分子與中紅外光的相互作用。 紅外激光器可以大大降低與微電子兼容的硅上制造的成本，因為它們可以使用與手機和計算機制造相同的大批量加工技術。

這種新的制造方法是Optica（光學協(xié)會（OSA）高沖擊研究在雜志上進行。這項工作是在EXTRA設施以及REDFINCH該財團正在開發(fā)一種小型便攜式低成本光學傳感器，用于便攜式氣體和液體化學檢測。

Tournié在這個項目中，我們正在開發(fā)用于未來傳感器的光子設備。 在后期，這些新的中紅外激光器可以與硅光子組件結(jié)合，創(chuàng)建智能集成光子傳感器。

制造業(yè)兼容

激光二極管由將電轉(zhuǎn)化為光的半導體材料制成。可以使用一種叫做III-V半導體產(chǎn)生中紅外光。大約十年來，研究人員一直在用一種叫做外延的方法沉積硅III-V半導體材料。

雖然研究人員以前在硅基板上演示過激光，但這些基板與微電子制造的行業(yè)標準并不兼容。當使用與行業(yè)兼容的硅時，硅III-V半導體材料結(jié)構(gòu)的差異會導致缺陷。

Tournié說:設備殺手被稱為反相邊界，因為它會導致短路。 在這項新工作中，我們開發(fā)了一種外延方法，可以防止這些缺陷到達設備的有源部分。

研究人員還改進了外延材料制造激光二極管的過程。因此，他們可以在行業(yè)兼容的硅基板上創(chuàng)建整個激光結(jié)構(gòu)。

高性能激光

研究人員通過生產(chǎn)具有連續(xù)波模式和低光損耗的中紅外激光二極管來展示這種新方法。他們現(xiàn)在計劃研究新設備的壽命以及它與設備制造和操作模式之間的關系。

他們說，一旦方法完全成熟，在大型硅基板(較大300mm寬)上使用硅微電子工具延伸激光將改善制造過程的控制。另一方面，這將進一步降低激光器的制造成本，使新設備的設計成為可能。新的激光器也可以與無源硅光子集成電路或CMOS結(jié)合技術，創(chuàng)建小型、低成本、智能的光子傳感器，以高靈敏度測量氣體和液體。

Tournié與我們合作的半導體材料允許激光或光電探測器在1.5微米（電信頻段）到25微米（遠紅外）的寬光譜范圍內(nèi)工作。 我們的制造方法可以應用于硅平臺集成III-V半導體的任何領域。例如，我們用這種新的外延方法制造了發(fā)射8微米波長的量子級聯(lián)激光器。