全球首個全硅鐳射器 復旦製造

　　原標題：全球首個全硅鐳射器！復旦製造！

　　日前，復旦大學信息科學與工程學院吳翔教授、陸明教授和張樹宇副教授合作團隊成功研製出世界上首個全硅鐳射器。不同於以往的混合型硅基鐳射器，本次研究最終實現由硅自身作為增益介質産生鐳射。該研究是集成硅光電子領域近30年來取得的一項重大突破。

　　集成硅光電子結合了當今兩大支柱産業——微電子産業和光電子産業——的精華。硅鐳射器是集成硅光電子晶片的基本元件，是實現集成硅光電子的關鍵。集成硅光電子預計將廣泛應用於遠程數據通信、傳感、照明、顯示、成像、檢測、大數據等眾多領域。

　　然而，硅自身的發光極弱，如何將硅處理成具有高增益的鐳射材料，一直是一個瓶頸問題。自2000年實驗證明硅納米晶材料可以實現光放大以來，這一瓶頸始終限制著硅鐳射器的發展。

　　早在2005年全硅拉曼鐳射器問世時，有關“全硅鐳射器”的新聞就曾引起過社會關注。然而，這是一種將外來鐳射導入到硅晶片後産生的鐳射器，硅本身並不作為光源。同年，混合型硅基鐳射器面世。這種鐳射器是在現有的硅基波導晶片的基礎上，直接粘合上成熟的III-V族半導體鐳射器，使兩個部件組合成為一個混合型硅基鐳射器。同樣，硅本身不是光源。混合型鐳射器和現有硅工藝相容性較差，還會産生晶格失配問題。

　　此次研發的硅鐳射器與以往不同，它的發光材料（增益介質）是硅本身（硅納米晶材料），鐳射器可做在硅晶片上，所以是真正意義上的全硅鐳射器。

　　復旦大學科研團隊首先借鑒併發展了一種高密度硅納米晶薄膜製備技術，由此顯著提高了硅納米晶發光層的發光強度；之後，為克服常規氫鈍化方法無法充分飽和懸挂鍵缺陷這一問題，他們發展了一種新型的高壓低溫氫鈍化方法，使得硅納米晶發光層的光增益一舉達到通常III-V族鐳射材料的水準；在此基礎上，他們設計和製備了相應的分佈反饋式（DFB）諧振腔，最終成功獲得光泵浦DFB型全硅鐳射器。這種鐳射器不僅克服了半導體材料生長過程中會産生的晶格失配和工藝相容性差的問題，同時，作為地表儲備量第二豐富的元素，以硅做光增益材料也可以避免對稀有元素如鎵、銦等的過度依賴。

　　據悉，未來，團隊還將進一步研發和完善電泵浦技術，促進全硅鐳射器的産業化發展。