Årtionden sedan, Moores lag förutspådde att antalet transistorer i en tät integrerad krets fördubblas ungefär vartannat år. Denna förutsägelse visade sig vara rätt under de senaste decennierna, och jakten på allt mindre och effektivare halvledarutrustning har varit en drivkraft för genombrott inom tekniken.

Med ett bestående och ökande behov av miniatyrisering och storskalig integration av fotoniska komponenter på kiselplattformen för datakommunikation och nya applikationer i åtanke, en grupp forskare från Hong Kong University of Science and Technology och University of California, Santa Barbara, framgångsrikt visat rekordlitet elektriskt pumpade mikrolasrar som epitaxiellt odlats på kiselsubstrat i industristandard (001) i en ny studie. En submilliamp -tröskel på 0,6 mA, emitterar vid det nära infraröda (1,3 µm) uppnåddes för en mikrolaser med en radie av 5 µm. Trösklarna och fotavtrycken är storleksordningar mindre än de tidigare rapporterade lasrar som epitaxiellt odlats på Si.

Deras resultat publicerades i den prestigefyllda tidskriften Optica den 4 augusti, 2017 (DOI:10.1364/OPTICA.4.000940).

"Vi visade de minsta QD-lasrarna för injektion direkt odlade på branschstandard (001) kisel med låg strömförbrukning och hög temperaturstabilitet, "sa Kei May Lau, Fang professor i teknik och ordförande professor vid institutionen för elektronik och datateknik vid HKUST.

"Förverkligandet av högpresterande lasrar av mikronstorlek som direkt odlas på Si representerar ett stort steg mot utnyttjande av direkt III-V/Si-epitaxy som ett alternativ till skivbindningstekniker som kiseljuskällor på chip med tät integration och låg Energiförbrukning."

De två grupperna har samarbetat och har tidigare utvecklat optiskt pumpade mikrolaser med kontinuerlig våg (CW) som arbetar vid rumstemperatur som växte epitaxiellt på kisel utan germaniumbuffertlager eller substratfel. Den här gången, de visade rekordlilla elektriskt pumpade QD-lasrar som epitaxiellt odlades på kisel. "Elektrisk injektion av mikrolasrar är en mycket mer utmanande och skrämmande uppgift:först, elektrodmetallisering begränsas av mikrostorlekhåligheten, vilket kan öka anordningens motstånd och termiska impedans; andra, det viskande galleriläget (WGM) är känsligt för processfel, vilket kan öka den optiska förlusten, "sa Yating Wan, en doktorsexamen i HKUST och nu postdoktor vid Optoelectronics Research Group vid UCSB.

"Som en lovande integrationsplattform, kisel fotonik behöver laserkällor på chip som dramatiskt förbättrar kapaciteten, samtidigt trimma storlek och effektförlust på ett kostnadseffektivt sätt för volymtillverkning. Förverkligandet av högpresterande lasrar av mikronstorlek som direkt odlas på Si representerar ett stort steg mot utnyttjande av direkt III-V/Si-epitaxi som ett alternativ till skivbindningstekniker, "sa John Bowers, Biträdande verkställande direktör för AIM Photonics.