内容导读：

最近，Albany纳米技术研究所（AlNT）和Albany-SUNY大学纳米科学及纳米工程学院在量子点（Quantum Dot，QD）的制造方面取得了新的进展。这一进展将使芯片上的激光器达到热稳定。该项技术的应用有望实现芯片之间的光通讯，并在未来10~15年内取代目前的电子通讯模式。QD激光器除了在高速无线光通讯方面有广阔的应用前景外，它还能在高温环境下工作，无需体块热沉或制冷器的光学传感器，因为它具有优异的热稳定性。
　　科学家通过一种被称为QD截断技术的纳米形态处理工艺，对QD激光介质的光学性质作了优化，并成功制造了微型化的激光二极管。该激光器发射的波长为1.22um的红外光，具有非常优异的热稳定性。它的最高激射温度和特征温度分别是219℃和380K，大大高于以前报道的最高数据（167℃和160K）。
　　AINT纳米科学教授和光电子研究小组的负责人Serge Oktyabrsky 告诉我们：“1982年，东京大学的Arakawa和Sakaki通过理论计算预言量子点激光器的热稳定性要比传统的半导体激光器好得多。自此，为了实现这一受到人们高度期望的半导体特性，科学家们付出了巨大的努力。Albany的工作首次证明这一预言是完全正确的，并打开了通向实际应用的大门。此外，这种激光器还表现出很高的光增益。因此，我们可以利用这一技术为芯片光通讯制造热稳定性非常好的全外延晶格垂直共振腔激光器。”
　　“量子阱激光器具有很好的性能。但是，理论上InGaAs激光器的T0不会超过300K。而量子点激光器的初步优化结果就可以达到380K。这是一个令人惊讶的结果，因为它告诉我们：“嗨，伙计们，你们从此可以认真地对待量子点激光器了。这不仅仅是一个很好的科学现象。”插图比较了QD激光器和传统量子阱激光器的热稳定性，结果显示QD激光器具有更高的特征温度和更高的最高工作温度。
　

　量子点激光器的一个问题是其类似金字塔的外形，这种外形结构是由热力学规律决定的。Oktyabrsky认为这种金字塔形激光器的效率也许是最低的。“几乎所有其他形状的效率都要比金字塔高。可能的解决方法之一是切去金字塔的顶部，形成截断金字塔形。”
　　Oktyabrsky指出，受制于目前的硅芯片工作温度，在硅芯片上植入光电子器件或其他发光器件是不太可能的。然而，Albany新颖的QD激光介质却有望实现硅芯片和化合物半导体器件的结合，从而实现芯片之间的光通讯。
　　UAlbany负责光学介质生长的科学家Vadim Tokranov说：“在原子水平上对QD形状进行严格的控制可以大大改善QD介质的光学性质。我们的砷化铟QD是一种纳米级的晶体，其形状是根据需求量身定制的，并被包埋在只有几个原子那么厚的砷化镓和砷化铝超晶格点阵中。“
　　这项技术突破受到了IFC的资助。IFC是微电子高级研究中心（MARCO）和美国国防部高级研究计划局（DARPA）的合作项目，以大学研究为主。IFC隶属于Georgia Tech，下属来自UAlbany, Rennselaer Polytechnic Institute, 麻省理工大学和斯坦福大学的多个研究小组。

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来源:半导体国际 作者: 时间:2003/8/1 0:00:00