【摘 要】
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集成电子电路飞速发展,器件小型化、高度集成化是芯片行业最核心的追求目标。但摩尔定律遇到了严重的瓶颈:以电子作为传输载体,其量子效应和热效应使得器件的尺寸越来越接近极限。为解决电子电路在进一步微型化上遇到的困难,集成光学应运而生。而作为电光转换的关键部件,片上集成光源,即片上激光器是这一领域的重要研究内容,也是硅基光电子领域需要克服的难题之一。硅（Si）上外延生长III-V族直接带隙In As/Ga
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院物理研究所)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院物理研究所)
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集成电子电路飞速发展,器件小型化、高度集成化是芯片行业最核心的追求目标。但摩尔定律遇到了严重的瓶颈:以电子作为传输载体,其量子效应和热效应使得器件的尺寸越来越接近极限。为解决电子电路在进一步微型化上遇到的困难,集成光学应运而生。而作为电光转换的关键部件,片上集成光源,即片上激光器是这一领域的重要研究内容,也是硅基光电子领域需要克服的难题之一。硅（Si）上外延生长III-V族直接带隙In As/Ga As量子点材料是实现片上光源最可行的方法之一。Si上生长Ga As的困难来自于因晶格失配引起的失配位错、极性失配引起的反相畴（APD）和热失配引起的热裂缝。而Ge与Si兼容,且Ge拥有与Ga As几乎相同的晶格常数和相近的热膨胀系数,能避免失配位错和热裂缝;此外,Ge还是探测器等器件的理想材料。本论文主要研究了Ge基In As/Ga As量子点激光器的MBE外延生长和器件制备,并对制成的器件进行了基本测试,内容如下:1)通过系统分析,确定了双原子台阶法能有效消除Ge表面Ga As薄膜的APD;利用小角度斜切的Ge衬底,成功制备了平整的Ga As薄膜,并研究了生长温度对薄膜质量的影响;2)在薄膜上生长了量子点发光结构,通过改变有源区生长温度,有效调节了其荧光光谱的中心波长;通过改变有源区厚度,有效调整了量子点的尺寸分布,使有源区光谱半高宽变小、中心峰强度大大提高;3)制备了激光器结构,并完成了基本测试,结合先前的表征结果,分析了激光器性能不如预期的原因。
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