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突破间接带局限创新Si基激光器
Breakthrough of the indirect band-gap limitation for the realization of Si-based laser devices

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文摘 Si基高效发光与受激光发射是Si基光子学突破性发展的关键课题,它的实现对Si基微电子学的发展有深远的重大意义.由于受到天然Si材料间接带能带结构的限制,Si材料的发光效率极低,更谈不上可实现受激光发射,人工改性就成为当代研究、开拓的主要途径.新的Si基直接带体材料(如β-FeSi2等)的探索,Ge/Si量子阱、超晶格、量子点的能带工程介观改性,子带发光跃迁的探索,异类元素插入短周期超晶格中的化学键改性,以及SiO2高浓度nc-Si的生成和高激活度稀土离子的掺入发光等已开展了多途径的研究,不同程度上取得了重要的进展,一种MIS结构电子隧道注入高效发光器件已在SiO2:RE MOS结构中实现.运用激光器件物理的深入设计和新的器件技术的引入,可以预计本世纪初叶,对实现Si基激光器的奢望将会成为现实,无疑它对Si基光子学、Si基集成光电子学乃至信息高科技的发展将作出历史性的巨大贡献.
其他语种文摘 The realization of high efficiency luminescence and stimulated emission is of great significance for the development of Si-based photonics and advanced Si-based micro-optoelectronics. However, the luminescen-ce! efficiency of Si is too low, even barely enough to realize stimulated emission due to the indirect energy band structure. Therefore, searching for ways to artificially modify the original Si material properties is an important project. Many efforts have been made towards this target with different degrees of success, including research on luminescence from p-FeSi2, Ge/Si multi-quantum wells, dots and supper-lattices, the radiative transition be-tween subband levels in SiGe/Si quantum wells, luminescence from nano-scale Si ( nc - Si) in SiO2 , rare -earth ( RE) ion doped SiO2 , and novel Si-based materials with direct band-gaps and modified chemical bonds. An effective luminescent device with an SiO2 : RE active medium and metal-insulator-semiconductor (MIS) structure has been successfully fabricated, and it is expected that a Si-based laser device will be realized within this decade through precise design of the device structure and application of new technologies. This would be a great contribution to the development of Si-based photonics and integrated optoelectronics.
来源 物理 ,2004,33(5):311-315 【核心库】
关键词 Si基材料 ; 纳米技术 ; 能带工程 ; 稀土离子 ; 激光器件
地址

中国科学院半导体研究所, 国家集成光电子学联合重点实验室, 北京, 100083

语种 中文
文献类型 研究性论文
ISSN 0379-4148
学科 物理学
基金 国家自然科学重点基金
文献收藏号 CSCD:1692397

参考文献 共 12 共1页

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11.  Huang C J. Appl. Appl.phys.Lett,2001,78(14):68 被引 1    
12.  Luo X. Phys. Phys.Rev.Lett,2002,89(7):1 被引 1    
引证文献 2

1 唐海侠 半导体光子晶体激光器的研究进展 半导体光电,2005,26(3):165-171,192
被引 3

2 陈丽白 一维光子晶体微腔在硅基材料发光中的应用研究 光学学报,2008,28(9):1793-1797
被引 7

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