复旦大学陆明教授课题组研制成功首个全硅激光器

复旦大学光科学与工程系吴翔教授、陆明教授和光源与灯光工程系张树宇副教授合作团队，基于所研发的高增益硅纳米晶薄膜，顺利研制出世界上首个全硅激光器。这一成果近期在ScienceBulletin以快报形式报导。陆明教授的博士研究生王东辰和张弛为并列第一作者，吴翔、陆明和张树宇为联合通讯作者。

（a）DFB全硅激光器的光泵浦和闪烁示意图；插画：DFB激光器件的实物照片。（b）样品的PL序随泵浦功率的变化；背景：DFB结构的横截面SEM图像。构建硅光电子融合了当今两大支柱产业—微电子产业和光电子产业—的精华，预期将在通信、传感、灯光、表明、光学、检测等众多领域带给新的技术革命。

硅激光器是构建构建硅光电子的关键。由于硅的间接带上隙结构特性，目前，硅的光增益较之一般来说的III－V族激光材料，仍有1－2个数量级的差距。为避免这个瓶颈，国际上将成熟期的III－V族激光器制取在硅基片上，沦为一种混合的硅基激光器。

而以硅自身作为增益介质的全硅激光器可以更佳地给定现有硅工艺，大幅度提高器件的可靠性，其研制既是科学技术上的挑战，也是构建硅光电子所必须。为了大幅度强化硅的光增益，复旦大学吴翔教授、陆明教授和张树宇副教授合作团队，首先糅合并发展了一种高密度硅纳米晶薄膜生长技术，由此明显提升了硅闪烁层的发光强度；之后，为解决一般来说氢腐蚀方法无法充份饱和状态挂键缺失这一问题，他们发展了一种新型的高压低温氢腐蚀方法，使得硅闪烁层的光增益乘势超过一般来说III－V族激光材料（如GaAs、InP等）的水平；在此基础上，他们设计和制取了适当的产于对系统式（DFB）谐振腔，最后顺利取得光泵浦DFB型全硅激光器。

光泵浦全硅激光器的研制成功，也为下一步研制电泵浦全硅激光器获取了参照依据。实验找到，随着高压低温氢腐蚀的展开，硅闪烁层的光增益持续强化，最后超过GaAs、InP的水平。实验中还仔细观察到了符合激光产生条件的所有状态方程：阈值效应、谱线大幅度收窄、偏振效应以及定向升空。激射峰值为770nm波长。

之后他们又反复制取了四个完全相同结构的激光器。

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