中科院成功研制出國(guó)內(nèi)首個(gè)GaAs基長(zhǎng)波長(zhǎng)激光器

    近日，由中科院半導(dǎo)體所半導(dǎo)體超晶格國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室牛智川研究員承擔(dān)的GaAs基近紅外波段半導(dǎo)體光電子材料生長(zhǎng)和激光器研究項(xiàng)目獲得重要突破。

    目前光通訊波段用的材料主要集中在以InP為基片的GaInAsP和GaAlInAs體系，這種材料系在與波分復(fù)用(WDM)技術(shù)相關(guān)的發(fā)射、調(diào)制、放大、波導(dǎo)、接收等以單元器件為基礎(chǔ)的小規(guī)模集成系統(tǒng)上，取得了成功，促進(jìn)了光網(wǎng)絡(luò)、特別是光傳輸網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。而InP基材料也存在難以克服的缺點(diǎn)，因此，發(fā)展適于通訊波段的GaAs基新材料體系十分必要。
    未來(lái)的光纖網(wǎng)絡(luò)必須依靠各種光子集成功能器件來(lái)支撐，只有集成才能帶來(lái)速率的提高、功能的擴(kuò)展、性能的優(yōu)化及高度的可靠與穩(wěn)定性，半導(dǎo)體材料光子集成技術(shù)因此成為國(guó)際學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界研發(fā)的熱點(diǎn)。近年來(lái)，歐、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家在GaAs基長(zhǎng)波長(zhǎng)材料研究方面投入大量人力物力。在InAs量子點(diǎn)、GaInNAs量子阱材料和器件方面不斷取得進(jìn)展。

    在國(guó)內(nèi)，中科院半導(dǎo)體研究所充分意識(shí)到這方面的研究工作不僅具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值，更有廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景，為使我們國(guó)家在這一領(lǐng)域掌握獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在科學(xué)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)的激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，自上世紀(jì)90年代末期開(kāi)始在這方面開(kāi)始了一系列研究工作。成立了由牛智川研究員領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)合課題組，課題組成員由半導(dǎo)體超晶格國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家光電子工藝中心分子束外延組構(gòu)成。經(jīng)過(guò)刻苦努力，課題組在GaAs基近紅外波段半導(dǎo)體光電子材料生長(zhǎng)和激光器研究項(xiàng)目不斷獲得重要突破。在2000年之前的初始階段，他們首先掌握了InAs量子點(diǎn)的分子束外延生長(zhǎng)新技術(shù)，并開(kāi)發(fā)了工作波長(zhǎng)0.9-1.1微米激光器。第二階段至2002年，成功獲得1.3微米量子點(diǎn)生長(zhǎng)技術(shù)，并突破性提高長(zhǎng)波長(zhǎng)量子點(diǎn)均勻性，室溫發(fā)光效率大幅度提高，研究結(jié)果創(chuàng)國(guó)際紀(jì)錄而受到國(guó)際關(guān)注。第三階段在最近的兩年里，成功突破了長(zhǎng)波長(zhǎng)高密度量子點(diǎn)的生長(zhǎng)難題，制備出GaAs基InAs自組織量子點(diǎn)邊發(fā)射激光器，激射波長(zhǎng)1.33微米，實(shí)現(xiàn)室溫連續(xù)工作。這是迄今為止國(guó)內(nèi)首次成功制備GaAs基長(zhǎng)波長(zhǎng)激光器。是GaAs基近紅外材料在激光器、探測(cè)器等器件中得到推廣應(yīng)用的最重要進(jìn)展。其中關(guān)鍵性突破在于他們掌握了長(zhǎng)波長(zhǎng)高密度量子點(diǎn)的生長(zhǎng)這一核心技術(shù)，同時(shí)還開(kāi)發(fā)和優(yōu)化了新型GaAs基長(zhǎng)波長(zhǎng)激光器新工藝。

    這一科研成果成為我國(guó)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的光通訊用新一代GaAs基長(zhǎng)波長(zhǎng)光電子材料和器件研究領(lǐng)域的新突破，有望在不遠(yuǎn)的時(shí)間里進(jìn)一步開(kāi)發(fā)成功面向?qū)嵱没墓怆娮悠骷?
 
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