硅基InAs量子点激光器器件制作及其性能测试
发布时间：2021-04-18 06:56
随着微电子技术的持续发展,晶体管数目急剧增加,电互联空间急剧减小,芯片功耗和性能受到严重制约。同时随着互联网和物联网的发展,大量的数据需要通过数据中心的服务器处理,而服务器之间传统的电互联会产生大量的功耗。由此,对高速、大带宽、低功耗、低成本的互联技术提出了很大的需求。硅基光电技术可以实现高速、高集成度的光互联,同时可以用传统微电子CMOS工艺的制造,是实现片上光互连极具竞争力的解决方案。目前硅基光电子集成芯片中最大的挑战是片上光源的集成。片上光源的获得主要有键合技术和直接外延生长两种方式。键合技术较为成熟,但是由于其扩展性低的问题使得其不利于大规模集成。因此如果能采用直接生长的方式在硅基衬底上获得高质量III-V材料将会是硅基光电子集成最理想的解决方案。本论文在硅基、SOI基衬底上直接外延高质量InAs量子点发光结构的基础上,制备了不同形式的激光器器件,主要内容如下:通过微纳加工工艺制备硅基InAs量子点F-P腔电泵浦激光器。该激光器在室温下的阈值电流为190 mA,阈值电流密度为265 A/cm2,对应谱峰的半高宽为0.1 nm,激光器的工作温度范围为-20℃...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
2年来微处理器各项性能统计值，来源：英特尔公司Fig.1.142yearsofmicroprocessortrenddatafromIntel
的性能变化很小，比如电子时钟频率，功耗和单线程性能等等，其中电子频率决定中央微处理器 (CPU) 的主频速度，即 CPU 的运算能力。为了使律继续有效，电子行业已经通过增加晶圆的尺寸和进一步压缩工艺节点的而最大程度地降低加工成本并增大每个线程中的逻辑核心数。为了使摩尔定律继续在半导体产业界得以延续，需要进一步增加每个核成密度。但是，微处理器的功率损耗与电子时钟频率和每个核心的集成密比。目前，CPU 集成密度已经达到核反应堆相当的量级，如果继续增加，迅速上升。这就是为什么这么多年来，CPU 电子时钟的频率一直没有提升原因。其次是在于晶体管数目急剧增加，引起用于电互联的空间被不断压 1.2 显示了 Intel 微处理器内部的金属相互连接。随着电互联维度的降低，辑门延时降低，但是电阻和 RC 信号的延迟都会明显增加，同时还增加了部的噪声和串扰，从而限制了性能的增益。此外，在图 1.2 中可以看出在处理器中，几乎没有更多的空间用于电互联。
量子点硅基激光器器件制作及其性能测试身性质的限制，工艺线宽已经接近极限。早在 2015 年 Int实现 10 nm 工艺，但是由于工艺稳定性问题而不断推迟该得到 CPU 计算性能的提升，目前采用平行增加逻辑核心部互联的需求随着微处理器中核心数的增加而不断增加。高带宽的互联互通技术去克服上述挑战，才能进一步提升
【参考文献】：
期刊论文
[1]Vertical-cavity surface-emitting lasers for data communication and sensing[J]. ANJIN LIU,PHILIP WOLF,JAMES A.LOTT,DIETER BIMBERG. Photonics Research. 2019(02)
[2]High-performance AlGaInP light-emitting diodes integrated on silicon through a superior quality germanium-on-insulator[J]. YUE WANG,BING WANG,WARDHANA A.SASANGKA,SHUYU BAO,YIPING ZHANG,HILMI VOLKAN DEMIR,JURGEN MICHEL,KENNETH ENG KIAN LEE,SOON FATT YOON,EUGENE A.FITZGERALD,CHUAN SENG TAN,KWANG HONG LEE. Photonics Research. 2018(04)
[3]Temperature-Dependent Photoluminescence Characteristics of InAs/GaAs Quantum Dots Directly Grown on Si Substrates[J]. 王霆,刘会赟,张建军. Chinese Physics Letters. 2016(04)
[4]硅基Ⅲ-Ⅴ族量子点激光器的发展现状和前景[J]. 王霆,张建军,Huiyun Liu. 物理学报. 2015(20)
[5]Quantum dot lasers for silicon photonics [Invited][J]. Alan Y.Liu,Sudharsanan Srinivasan,Justin Norman,Arthur C.Gossard,John E.Bowers. Photonics Research. 2015(05)
本文编号：3145034
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
2年来微处理器各项性能统计值，来源：英特尔公司Fig.1.142yearsofmicroprocessortrenddatafromIntel
的性能变化很小，比如电子时钟频率，功耗和单线程性能等等，其中电子频率决定中央微处理器 (CPU) 的主频速度，即 CPU 的运算能力。为了使律继续有效，电子行业已经通过增加晶圆的尺寸和进一步压缩工艺节点的而最大程度地降低加工成本并增大每个线程中的逻辑核心数。为了使摩尔定律继续在半导体产业界得以延续，需要进一步增加每个核成密度。但是，微处理器的功率损耗与电子时钟频率和每个核心的集成密比。目前，CPU 集成密度已经达到核反应堆相当的量级，如果继续增加，迅速上升。这就是为什么这么多年来，CPU 电子时钟的频率一直没有提升原因。其次是在于晶体管数目急剧增加，引起用于电互联的空间被不断压 1.2 显示了 Intel 微处理器内部的金属相互连接。随着电互联维度的降低，辑门延时降低，但是电阻和 RC 信号的延迟都会明显增加，同时还增加了部的噪声和串扰，从而限制了性能的增益。此外，在图 1.2 中可以看出在处理器中，几乎没有更多的空间用于电互联。
量子点硅基激光器器件制作及其性能测试身性质的限制，工艺线宽已经接近极限。早在 2015 年 Int实现 10 nm 工艺，但是由于工艺稳定性问题而不断推迟该得到 CPU 计算性能的提升，目前采用平行增加逻辑核心部互联的需求随着微处理器中核心数的增加而不断增加。高带宽的互联互通技术去克服上述挑战，才能进一步提升
【参考文献】：
期刊论文
[1]Vertical-cavity surface-emitting lasers for data communication and sensing[J]. ANJIN LIU,PHILIP WOLF,JAMES A.LOTT,DIETER BIMBERG. Photonics Research. 2019(02)
[2]High-performance AlGaInP light-emitting diodes integrated on silicon through a superior quality germanium-on-insulator[J]. YUE WANG,BING WANG,WARDHANA A.SASANGKA,SHUYU BAO,YIPING ZHANG,HILMI VOLKAN DEMIR,JURGEN MICHEL,KENNETH ENG KIAN LEE,SOON FATT YOON,EUGENE A.FITZGERALD,CHUAN SENG TAN,KWANG HONG LEE. Photonics Research. 2018(04)
[3]Temperature-Dependent Photoluminescence Characteristics of InAs/GaAs Quantum Dots Directly Grown on Si Substrates[J]. 王霆,刘会赟,张建军. Chinese Physics Letters. 2016(04)
[4]硅基Ⅲ-Ⅴ族量子点激光器的发展现状和前景[J]. 王霆,张建军,Huiyun Liu. 物理学报. 2015(20)
[5]Quantum dot lasers for silicon photonics [Invited][J]. Alan Y.Liu,Sudharsanan Srinivasan,Justin Norman,Arthur C.Gossard,John E.Bowers. Photonics Research. 2015(05)
本文编号：3145034
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3145034.html
