日前從中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所獲悉，該所研究員楊輝團隊在硅上研制出第三代半導(dǎo)體氮化鎵基激光器，這也是世界上第一支可以在室溫下連續(xù)工作的硅襯底氮化鎵基激光器。相關(guān)研究成果已于近日刊登在國際頂級的光學(xué)學(xué)術(shù)期刊《自然-光子學(xué)》雜志上。

　　在硅襯底上直接生長沉積高質(zhì)量的第三代半導(dǎo)體氮化鎵材料，不僅可以借助大尺寸、低成本硅晶圓及其自動化工藝線來大幅度降低氮化鎵基器件的制造成本，還將為激光器等光電子器件與硅基電子器件的系統(tǒng)集成提供一種新的技術(shù)路線。

　　研究人員采用應(yīng)力調(diào)控緩沖層技術(shù)，不僅成功抑制了因氮化鎵材料與硅之間熱膨脹系數(shù)不匹配而常常引起的龜裂，而且大幅度降低了氮化鎵材料中的缺陷密度。目前，楊輝團隊正致力于進一步提升器件性能及可靠性的研究，計劃實現(xiàn)低成本的硅襯底氮化鎵基激光器的產(chǎn)業(yè)化，并推進其在硅基光電集成中的應(yīng)用。

　　隨著半導(dǎo)體科技的高速發(fā)展，科技工作者發(fā)現(xiàn)基于傳統(tǒng)技術(shù)路線來進行芯片與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信越來越難以滿足更快的通信速度以及更高的系統(tǒng)復(fù)雜度的需求。第三代半導(dǎo)體氮化鎵在發(fā)光二極管LED和激光器等發(fā)光器件領(lǐng)域已經(jīng)實現(xiàn)了廣泛應(yīng)用，為人類的高效節(jié)能照明作出了巨大貢獻，相關(guān)科研成果獲得了2014年諾貝爾物理學(xué)獎。

　　然而，由于第三代半導(dǎo)體氮化鎵的熱膨脹系數(shù)約是硅的兩倍，在硅襯底上高溫（1000攝氏度左右）生長沉積的氮化鎵材料在降溫時傾向于快速收縮，受到硅襯底向外拉扯的巨大張應(yīng)力，因此氮化鎵材料在降到室溫過程中通常會發(fā)生龜裂，產(chǎn)生的微裂紋和其他缺陷嚴(yán)重影響材料質(zhì)量和器件性能。