La fotónica de silicio integrada incorpora microelectrónica y optoelectrónica, una combinación que se espera que revolucione una variedad de campos como la comunicación, sintiendo Encendiendo, muestra, imágenes y detección. Los láseres de silicio son la clave para lograr la fotónica de silicio integrada. Sin embargo, las ganancias ópticas del silicio son más bajas que las de los semiconductores compuestos III-V en un orden de magnitud o dos, debido a su característica de banda prohibida indirecta. Aunque se ha propuesto la fabricación de láseres compuestos III-V maduros sobre sustratos de silicio para evitar este problema, Se desea el desarrollo de láser totalmente de silicio para la fotónica de silicio integrada debido a una mejor compatibilidad con las técnicas modernas de silicio.

Recientemente, un equipo de investigación conjunto dirigido por el Prof. X. Wu, Prof. M. Lu y profesor asociado S.-Y. Zhang de la Universidad de Fudan desarrolló el primer láser de silicio del mundo utilizando nanocristales de silicio con altas ganancias ópticas. Primero, mejoraron enormemente la intensidad de la emisión de silicio al desarrollar una técnica de crecimiento de película para nanocristales de silicio de alta densidad ( Physica E , 89, 57-60 (2017)). Luego desarrollaron un enfoque de pasivación de alta presión y baja temperatura, lo que contribuyó a una saturación total de los enlaces colgantes, conduciendo a mayores ganancias ópticas que eran comparables a las logradas por el arseniuro de galio (GaAs) y el fosfuro de indio (InP). Sobre esta base, diseñaron y fabricaron cavidades de resonancia de retroalimentación distribuida (DFB) y lograron con éxito láseres DFB totalmente de silicio bombeados ópticamente. El láser totalmente de silicio bombeado ópticamente también allana el camino hacia la realización de un láser totalmente de silicio bombeado eléctricamente.

La ganancia óptica de los nanocristales de silicio se incrementó constantemente a medida que avanzaba la pasivación y finalmente alcanzó el valor comparable a los de GaAs e InP. Características duraderas:el efecto umbral, la dependencia de la polarización, el estrechamiento espectral significativo y la pequeña extensión del ángulo de divergencia de la emisión estimulada se cumplieron, sugiriendo la realización de un láser de silicio totalmente bombeado ópticamente. Los láseres también mostraron una repetibilidad confiable. Los picos de láser de las cuatro muestras adicionales hechas en condiciones de fabricación similares estaban dentro del rango espectral de 760 nm a 770 nm. La variación en el pico de láser se debió a la ligera diferencia en los índices de refracción efectivos. El ancho completo a la mitad del máximo (FWHM) del pico de emisión se redujo de ~ 120 nm a 7 nm cuando el láser se bombeó por encima del umbral.