中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生所研究員楊輝團(tuán)隊(duì)在硅上研制出第三代半導(dǎo)體氮化鎵基激光器，這也是世界上*支可以在室溫下連續(xù)工作的硅襯底氮化鎵基激光器。相關(guān)研究成果近日刊登在《自然—光子學(xué)》。

    隨著半導(dǎo)體科技的高速發(fā)展，科技工作者發(fā)現(xiàn)基于傳統(tǒng)技術(shù)路線來(lái)進(jìn)行芯片與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信越來(lái)越難以滿足更快的通信速度以及更高的系統(tǒng)復(fù)雜度的需求。第三代半導(dǎo)體氮化鎵在發(fā)光二極管LED和激光器等發(fā)光器件領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用，為人類的節(jié)能照明作出了巨大貢獻(xiàn)。

    然而，由于第三代半導(dǎo)體氮化鎵的熱膨脹系數(shù)約是硅的兩倍，在硅襯底上高溫（1000℃左右）生長(zhǎng)沉積的氮化鎵材料在降溫時(shí)傾向于快速收縮，受到硅襯底向外拉扯的巨大張應(yīng)力，因此氮化鎵材料在降到室溫過(guò)程中通常會(huì)發(fā)生龜裂，產(chǎn)生的微裂紋和其他缺陷嚴(yán)重影響材料質(zhì)量和器件性能。

    在硅襯底上直接生長(zhǎng)沉積高質(zhì)量的第三代半導(dǎo)體氮化鎵材料，不僅可以借助大尺寸、低成本硅晶圓及其自動(dòng)化工藝線大幅度降低氮化鎵基器件的制造成本，還將為激光器等光電子器件與硅基電子器件的系統(tǒng)集成提供一種新的技術(shù)路線。

    研究人員不僅成功抑制了因氮化鎵材料與硅之間熱膨脹系數(shù)不匹配而常常引起的龜裂，而且大幅度降低了氮化鎵材料中的缺陷密度。