这是科研前沿第一次与国外研究机构分享科研成果。 IBM研究院最近报告了一种集成光子设备的新方法。其团队通过自行开发的技术实现了III-V发光和探测器在硅上的直接外延生长。该器件具有超低电容和高传输速率。 ，高带宽的优良特性，克服了传统锗材料的一些问题，为未来大规模集成电子光子芯片的生产和制造铺平了道路。研究背景是众所周知的。我们正处于信息爆炸的时代。在过去的二十年中，数据通信和集成电路设备的集成一直在增加，这导致全球计算和处理设备的能耗急剧增加。能耗的很大一部分用于在互连线之间以电信号的形式传输数据。长期以来，将光互连直接集成到芯片中以实现光互连一直是业界的目标。近年来，光子组件的尺寸减小和性能研究取得了持续的进展，使这一愿景更加现实。一些光互连方案基于独立的发射器，而另一些则在芯片上集成多个激光器和LED。在以上两种方案中，高度集成的光电检测器是片上光收发器的关键技术组件。目前，大多数集成在芯片上的先进光电探测器均基于锗材料。该材料具有成熟的技术和良好的性能。它可以达到70GHz的带宽和100GBd的信号频率，但是存在暗电流和低吸收率的问题。宽带隙半导体III-V材料的低有效质量，高吸收系数和可调节的带隙特性使它们具有更好地适用于光子器件的潜力，但是它们的晶格，极性和热失配等。由于存在各种因素，要完成III-V材料在硅片上的异质集成是非常具有挑战性的。最近，IBM欧洲研究团队报告说，TASE方法（见段落后的注释）和原位掺杂方法将InGaAs纳米p-i-n结构单片集成在Si上，从而实现了高性能的红外检测和1600nm红外发射。相关论文发表在美国《自然通讯》（Nature Communications）。标题为“在硅上单片集成的High-speedIII-Vnanowire光电探测器”的第一作者是IBM欧洲研究院的Svenja Mauthe，第一作者是Kirsten E. Moselund博士。注意：TASE方法，即“模板辅助选择性外延”。 （模板辅助选择性外延），这是IBM开发的一种新的外延生长方法，用于将III-V组材料沉积在Si上以获得良好的材料质量，该工艺与CMOS工艺兼容，并且最初被设计为集成高迁移材料制成纳米片。 IBM团队已经实现了高性能InGaAsGAAnanosheetN-FET的开发。基本特征Kirsten E. Moselund的团队通过TASE方法在Si上实现了单片集成式InGaAs纳米针结构。使用自由空间耦合，光电探测器显示出1200至1700纳米的光谱响应，并且作为光电探测器实现了高速响应。 3dB带宽超过〜25GHz。另外，作为发光二极管，p-i-n实现了1600nm的红外发射。 TASE的横向整合使同质结和异质结能够在纳米几何结构内实现平面整合。 TASE制造的全光链路的原理和测试示意图。 TASE工艺的示意图：图（a）从SOI晶片到纳米结构上Ni / Au触点的形成；图（b）为pi-nInGaAs的MOCVD生长顺序。图（c）为针状纳米结构的SEM俯视图。图（d）是针状纳米结构截面的STEM形貌图。（a）外延单晶InGaAs纳米结构的STEM形貌图。图（b）高分辨环形暗场STEM形貌；图（c）ESD分析；图（d）沿InGaAs光电探测器的纳米结构提取的原子成分的静态光电特性。前景。近年来，信息处理能力的迅速提高使相应的计算机和通信系统朝着高速，高性能的方向发展，而基于铜的电气互连将逐渐成为制约高速通信的主要瓶颈。光通信和光通信失败的主要原因