随着集成电路的大规模发展,晶体管的集成度越来越高,以电子为载体的芯片受延时、功耗、散热等问题的影响,使摩尔定律遭遇瓶颈。将光子引入芯片中,实现光子与电子的相互作用,是进行高速信息传输与处理的最好方案,特别是将微电子器件和光子器件共同集成到硅材料平台。硅基光源作为光互连系统中的重要组成部分,常以混合集成的方式嵌入到各大光学模块中,激光器的尺寸相对较大,难以实现大规模集成。单片集成光源则被认为是片上光源的终极解决方案,克服微电子器件和光子器件尺寸的不匹配,实现硅基光电集成,将光子器件压缩至纳米量级是尤为重要的。本文提出了一种新型的激光器模型,通过高深宽比限制技术在硅衬底的V型纳米沟槽内外延生长In Ga As/In P多量子阱材料,溅射介质层和金属层在界面处引入表面等离激元,实现在纳米尺度的谐振腔中谐振,在受激辐射作用下得到放大和激射。硅材料与发光性能良好的III-V族材料结合,以硅作为波导,III-V族作为有源区,结合表面等离子体,理论上可以实现可实用化的硅基纳米光源。采用COMSOL Multiphysics软件建立仿真模型,分析器件内部的表面等离激元模式,研究金属层与介质层之间表面等离激元传播的物理机制,选取4 nm、7 nm、14 nm、20 nm四个间隙高度梯度,金属脊宽度从150 nm到340 nm之间变化,讨论光通讯波段下波导的模式特性参数、综合性能参数、谐振腔品质参数及激射阈值随几何参数变化的规律,确定具体的器件结构与模型参数。仿真结果表明,该结构具有较好的模式限制能力,能够实现输出光场的深亚波长约束和较小的传播损耗,当间隙高度取4 nm,金属脊宽取230 nm时,能够获得波导综合性能的最优值并且保持较低的阈值水平,此时模场面积为0.00265,增益阈值为1.15μm-1。上述内容为激光器的模拟仿真提供了一定的理论参考。实验部分本文采用水热法在硅衬底上生长氧化锌纳米线,原子层淀积氧化铝介质层,直流溅射金属银层,简单制备了一种基于表面等离激元的硅基纳米线激光器。利用SEM、XRD和微区PL光谱等手段对发光材料进行形貌表征,物性分析与发光性能测试,室温下采用325 nm的固体激光器对器件进行光泵浦,梯度改变光泵浦功率,可以成功获得器件的激光发射光谱与光斑。整项研究为小型化硅基光源的发展提供了一定的理论基础和实验方案。