Hace decadas, la ley de Moore predijo que el número de transistores en un circuito integrado denso se duplica aproximadamente cada dos años. Se demostró que esta predicción era correcta en las últimas décadas, y la búsqueda de dispositivos semiconductores cada vez más pequeños y eficientes ha sido una fuerza impulsora en los avances tecnológicos.

Teniendo en cuenta una necesidad constante y creciente de miniaturización e integración a gran escala de componentes fotónicos en la plataforma de silicio para la comunicación de datos y aplicaciones emergentes, un grupo de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong y la Universidad de California, Santa Bárbara, En un estudio reciente se demostró con éxito micro-láseres bombeados eléctricamente de tamaño récord, cultivados epitaxialmente en sustratos de silicio estándar de la industria (001). Un umbral submiliamperio de 0,6 mA, la emisión en el infrarrojo cercano (1,3 µm) se logró para un micro-láser con un radio de 5 µm. Los umbrales y las huellas son órdenes de magnitud más pequeños que los láseres previamente informados cultivados epitaxialmente en Si.

Sus hallazgos fueron publicados en la prestigiosa revista Optica el 4 de agosto 2017 (DOI:10.1364 / OPTICA.4.000940).

"Demostramos los láseres QD de inyección de corriente más pequeños cultivados directamente en silicio estándar de la industria (001) con bajo consumo de energía y estabilidad a alta temperatura, "dijo Kei May Lau, Fang Professor of Engineering y Catedrático del Departamento de Ingeniería Electrónica e Informática de HKUST.

"La realización de láseres de tamaño micrónico de alto rendimiento cultivados directamente en Si representa un paso importante hacia la utilización de la epitaxia directa III-V / Si como una opción alternativa a las técnicas de unión de obleas como fuentes de luz de silicio en chip con integración densa y baja el consumo de energía."

Los dos grupos han estado colaborando y previamente han desarrollado micro-láseres de onda continua (CW) bombeados ópticamente que operan a temperatura ambiente y que fueron cultivados epitaxialmente en silicio sin una capa tampón de germanio o un corte incorrecto de sustrato. Esta vez, demostraron láseres QD bombeados eléctricamente de tamaño récord, cultivados epitaxialmente en silicio. "La inyección eléctrica de micro-láseres es una tarea mucho más desafiante y abrumadora:primero, La metalización del electrodo está limitada por la cavidad de tamaño micro, lo que puede aumentar la resistencia del dispositivo y la impedancia térmica; segundo, el modo de galería susurrante (WGM) es sensible a cualquier imperfección del proceso, lo que puede aumentar la pérdida óptica, "dijo Yating Wan, un graduado de HKUST PhD y ahora becario postdoctoral en el Grupo de Investigación en Optoelectrónica de UCSB.

"Como plataforma de integración prometedora, la fotónica de silicio necesita fuentes láser en chip que mejoren drásticamente la capacidad, mientras recorta el tamaño y la disipación de energía de una manera rentable para la capacidad de fabricación de volumen. La realización de láseres de tamaño micrónico de alto rendimiento cultivados directamente en Si representa un paso importante hacia la utilización de la epitaxia directa III-V / Si como una opción alternativa a las técnicas de unión de obleas. "dijo John Bowers, Director Ejecutivo Adjunto de AIM Photonics.