科研新突破美DARPA在硅片集结十亿发光区域

OFweek：近日，DARPA的 电子 光子混杂集成 （E-PHI）项目已经成功地在硅片上集成数十亿个发光点，发出有效的硅基激光。这项突破由加利福尼亚大学圣芭芭拉（UCSB）的学者完成，它能够降低产品的成本，并具有先进的微系统，超过现有技术的能力。

国防系统，比如雷达、通信、成像和遥感有效载荷依靠各种各样的微系统器件。这些不同的器件需要特殊的下层或基层材料，并针对每种应用采用不同的加工技术，阻碍这些器件的集成朝着单一的制作过程发展。曾经，这些技术的集成需要将微芯片一个一个的联接起来，与微系统将技术集成到一个芯片上相比，会引入重要的带宽和潜在的限制。

DARPA在2011年启动E-PHI计划，目标是将高速电子直接与芯片级的光子微系统集成到一个微型硅芯片上。虽然许多光子组件现在能在硅片上直接制造，但是在硅片上作为有效的激光源被证实很难。加入的传统方法 增加片上材料，包括在昂贵的晶片上单独制造激光器，然后再结合到硅芯片上。这个传统的结合工艺对精度和时间的要求非常苛刻，会提高产品的成本。

通过《应用物理学快报》发表的一篇论文中，UCSB的工程师们表示直接在硅晶片上 植入 或沉积的砷化铟连续层是可行的，能够形成数十亿个发光点称为 量子点 。这个方法将电子和光子电路集成到普通硅底层，不用晶片结合，能够应用到大量军事和民用电子领域，大小、重量、功耗、封装和装配成本等因素十分关键。

可以预见，在这些E-PHI演示微系统将具备可观的改进性能和小型化空间与是最先进的技术。激光器和其他组件都可以轻易地集成到硅片上，为先进的光子集成电路具备更多的功能铺平了道路。

除了在硅片上发光，UCSB小组还克服了 晶格错配 问题，就是直接在硅片上植入的非硅材料激光器的问题。UCSB的团队证明了在硅片上植入激光器与植入在本基板上同样可行。这些结果现在用于其他光子器件如光学放大器、调幅器和探测器的发展基础。