日前從中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所獲悉，該所研究員楊輝團隊在硅上研制出第三代半導體氮化鎵基激光器，這也是世界上第一支可以在室溫下連續工作的硅襯底氮化鎵基激光器。相關研究成果已于近日刊登在國際頂級的光學學術期刊《自然-光子學》雜志上。
在硅襯底上直接生長沉積高質量的第三代半導體氮化鎵材料，不僅可以借助大尺寸、低成本硅晶圓及其自動化工藝線來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集成提供一種新的技術路線。
研究人員采用應力調控緩沖層技術，不僅成功抑制了因氮化鎵材料與硅之間熱膨脹系數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。目前，楊輝團隊正致力于進一步提升器件性能及可靠性的研究，計劃實現低成本的硅襯底氮化鎵基激光器的產業化，并推進其在硅基光電集成中的應用。
隨著半導體科技的高速發展，科技工作者發現基于傳統技術路線來進行芯片與系統之間的數據通信越來越難以滿足更快的通信速度以及更高的系統復雜度的需求。第三代半導體氮化鎵在發光二極管LED和激光器等發光器件領域已經實現了廣泛應用，為人類的高效節能照明作出了巨大貢獻，相關科研成果獲得了2014年諾貝爾物理學獎。
然而，由于第三代半導體氮化鎵的熱膨脹系數約是硅的兩倍，在硅襯底上高溫（1000攝氏度左右）生長沉積的氮化鎵材料在降溫時傾向于快速收縮，受到硅襯底向外拉扯的巨大張應力，因此氮化鎵材料在降到室溫過程中通常會發生龜裂，產生的微裂紋和其他缺陷嚴重影響材料質量和器件性能。
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