Гибридные полупроводниковые лазеры ближнего ИК диапазона на кремниевых подложках / Алешкин В.Я., Байдусь Н.В., Дубинов А.А., Кудрявцев К.Е., Красильник З.Ф., Некоркин С.М., Новиков А.В., Юрасов Д.В., Фефелов А.Г.

Переход к оптическим межсоединениям в высокопроизводительных процессорах может бытьосуществлен с использованием гибридных А3В5 гетеролазеров, совместимых с современнойкремниевой КМОП технологией. Существующие технологии изготовления кремниевых процессоровразвиты для точно ориентированных подложек Si (001) с отклонением, не превышающим 0.5°.Поэтому для интеграции А3В5 лазеров с кремниевым резонатором на чипе предпочтительнымявляется использование точно ориентированных подложек Si (001). К настоящему времени в миренаметились успехи на этом пути: были созданы гибридные полупроводниковые лазеры ближнего ИКдиапазона на кремниевых подложках с характеристиками, почти не отличающимися от лазеров наGaAs подложке. Главными причинами успеха стали использование в качестве активной средыквантовых точек (КТ), т.к. они наименее чувствительны к дефектам, возникающим при ростеполупроводников А3В5 на кремниевой подложке, и использование специальных приемов сниженияколичества прорастающих дефектов в активную область структуры. В докладе дан обзордостигнутых успехов в мире в этой области. Приведены примеры первых использований оптическихсоединений в процессорах. Обсуждаются разработанные подходы для уменьшения количествапрорастающих дефектов. Имеющиеся гибридные лазеры с КТ практически всегда были выращеныметодом молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ), что сдерживает их практическое применение.Кроме того, гибридные лазеры на квантовых точках, как правило, работают в диапазоне длин волн1.3 мкм. А существующая КМОП технология Si/Ge структур позволяет создавать эффективныеприемники и модуляторы света в диапазоне длин волн 1.18 мкм [1].В докладе проведен обзор исследований нашей группы, которые направлены на рост методомгазофазной эпитаксии из металлорганических соединений (МОГФЭ), используемым впромышленности, лазерных структур GaAs/AlAs с квантовыми ямами InGaAs на Si подложках срелаксированным Ge буфером [2]. Было изучено влияние отклонения подложки от направления (001),толщины Ge буфера, использование буфера, состоящего из чередующихся слоев AlAs и GaAs, наструктурные и оптические свойства исследуемых структур. Для этого диапазона на подложках Si(100) были изготовлены инжекционные полосковые лазеры с электрической накачкой. Пороговаяплотность тока при комнатной температуре для лазера на длину волны 0.99 мкм составляла 5.5кА/см2 [3], а для длины волны 1.11 мкм - 20 кА/см2 [4]. Приводятся результаты применениякомпенсирующих слоев GaAsP для роста лазерных гетероструктур с квантовыми ямамиInGaAs/GaAs, излучающих на длинах волн больше 1.1 мкм [5].