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香港团队开发单片 InP/SOI 平台

2021/10/5 18:30:39      材料来源:化合物半导体

研究人员使用新方法在 SOI 晶片上选择性地生长 InP 亚微米线和膜


在 《光科学与应用》(Light Science & Application )发表的一篇新论文中,由香港科技大学光子学技术中心的 Kei May Lau 和博士后研究员 Yu Han 领导的研究小组开发了单片 InP/SOI 平台,以同时满足三个关键要求。

 

在他们的方法中,InP 亚微米线和大尺寸膜都使用新的生长方法在 (001) SOI 晶片上选择性生长:横向纵横比捕获。首先,这种方法的缺陷颈缩效应导致 SOI 上无位错 InP。其次,通过创建超深横向氧化物沟槽并将生长方向从主要的垂直变为横向,获得大面积的 InP 膜。第三,外延 InP 表现出面内配置,并与 Si 器件层紧密定位,这促进了有效的光接口。

 

此外,InP 亚微米线阵列和大尺寸 InP 膜具有独特的 InP 绝缘体上 (InPoI) 特性,并且类似于绝缘体上硅,代表了实现光子功能的理想平台。作者通过演示具有不同腔体设计的光泵浦激光器,包括亚波长法布里-珀罗腔、方形腔和微盘,举例说明了这种独特的 InP/SOI 平台的潜力和多功能性。

 

根据目标器件的功能,InP 膜可以作为模板,用于各种 III-V 族结构的再生长,用于发光、调制和检测。例如,可以通过选择性垂直再生长来形成包括 InGaAs 量子阱和 InAs 量子点的掩埋异质结构。

 

InP 亚微米线是通过替换 Si 亚微米鳍形成的,据说是亚波长 PIC 的理想构建块,也有可能实现与 Si 基纳米电子产品的紧密集成。

 

此外,InPoI 类似于直接键合到氧化物层上的 InP,因此 InP/SOI 平台可以受益于在 III-V 异构集成方法中开发的完善的处理技术。

 

上图显示:a) InP 选择性横向异质外延的横截面示意图,b) InP 亚微米线阵列,c) 大尺寸 InP 膜阵列,d) 从 {111} Si 面生长的面内 InP,以及e) SOI 上的 InP 膜。

 

参考资料:

'A monolithic InP/SOI platform for integrated photonics' by Zhao Yan et al; Light: Science & Applications volume 10, Article number: 200 (2021)

 

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