教授领导的研究小组Kei-May刘电子和计算机工程系的香港科技大学(科大)最近开发出一种新型半导体沉积方案和演示了高性能光电探测器(PDs)生长在绝缘体(SOI)硅光子学。这些III-V型光电探测器是硅光子学中高速数据通信的合格候选者。这些结果为未来SOI平台上III-V有源器件和si无源器件的单片集成提供了一种实用的解决方案。
日益增长的通信流量正将传统的电子互联推向极限。硅光子学以其高速和大带宽的能力，以及可扩展和高吞吐量的制造被认为是解决这一紧迫问题的可行技术。高性能PDs是硅光子集成电路(Si-PICs)的关键光学构件。除了高响应性、低暗电流、大带宽、宽波段操作、与硅波导的有效光耦合和CMOS兼容性等特性外，PDs还需要。
III-V型光电探测器由于其优越的器件性能，早已应用于inp基光子集成电路(PICs)中。最近，在硅上集成III-V激光器的研究和在硅光子学平台上集成高性能III-V光子学的最终目标开始蓬勃发展，对III-V PDs的兴趣开始蓬勃发展。对于采用传统包层异质外延方法实现的硅上的III-V型pd，用于减少缺陷的厚缓冲层使其与硅波导的光耦合具有挑战性，报道的这些pd的3 dB带宽往往在10ghz以下。
科大研究小组开发了横向纵横比捕获(ART)方法，可以在SOI上生长III-V材料，而不需要厚厚的缓冲器。通过这种方法在SOI上生长的III-V pd具有具有si器件层的平面配置，这使得pd和si波导易于集成。该团队在InP/SOI单片平台上设计并制作了各种尺寸的III-V pd，该平台也是由该团队开发的。PDs具有超过40 GHz的3 dB带宽，在1550 nm和1310 nm的高响应率分别为0.3 a /W和0.8 a /W，宽工作波长跨度超过400 nm，低暗电流为0.55 nA。光电流可以通过改变PDs的长度来调节。这些PDs与硅波导的接口设计既灵活又简单。
该团队首次展示了在单片InP/SOI平台上生长的III-V光电探测器(论文将发表在《光:科学与应用》杂志上)，以满足硅光子学中pd的严格标准。“这是由于我们最新开发的单片InP/SOI平台，该平台包含亚微米InP棒和大尺寸InP膜。我们的团队在器件物理和生长机制方面的专业知识和见解，使我们能够完成具有挑战性的外延生长、材料特性和器件性能的相互关联分析任务，”刘教授说。
这项研究是由香港中文大学(中大)电子工程学系曾汉基教授领导的研究小组合作完成。
这项工作中的器件制造技术是在香港科技大学清水湾分校的纳米系统制造设施(NFF)研发的。本研究获香港研究资助局及香港创新科技基金资助。这项工作最近发表在视神经节．
