香港科技大学和香港中文大学报道了通过金属有机化学气相沉积 （MOCVD） 在硅 （Si） 上生长的结构连续波 （CW） 980nm 激光操作 [Qi Lin等人，光学快报，v31，p15326，2023]。该团队使用砷化铟镓磷化物（InGaAsP）层用于量子阱（QW），使用砷化铝镓（AlGaAs）作为屏障和包层。
研究人员认为980nm波长具有光纤通信和互联网协议网络系统的潜力。特别是，980nm光可用于泵浦掺铒光纤放大器（EDFA）。
激光结构（图1）生长在（001）硅上，用于主流互补金属氧化物半导体（CMOS）电子制造。外延生长是通过MOCVD在两个反应室中进行的，用于GaAs模板和激光结构。
第一个增长是砷化镓模板层，其中包括用于过滤螺纹位错（TD）的InGaAs/GaAs应变层超晶格（SLS）。在SLS之前进行了热循环退火（TCA），以提高初始1μm砷化镓层的质量。完整的模板层厚度为2μm，2.8x107/厘米2TD密度。
激光结构在第二反应室中生长，具有应变补偿的InGaAs/GaAs/GaAsP量子阱。PL发射峰在956nm处。在砷化镓衬底上生长的参考结构在相同波长下具有PL峰。
将外延材料制成脊波导边缘发射激光二极管（LDs）。n电极和p电极分别为钛/铂/金和锗/金/镍/金。钝化由二氧化硅提供。将材料薄化至100μm并切割成没有刻面涂层的激光棒。CW 测量是使用安装在温控散热器上的激光二极管进行的。
最低激光阈值电流 40mA 是在 2μmx1mm 半导体激光管上实现的（图 2）。最低阈值电流密度为938A/cm2在 40μmx1.2mm 半导体激光管上。相比之下，砷化镓上的参考70μmx2mm器件显示出更低的179A / cm。2门槛。
硅上的 CW 阈值略高于去年报道的867A/cm 2 （参见Semiconductor Today news, 2022）北京大学通过 MOCVD（GaAs 模板）和分子束外延（激光）在硅上生长的 980nm 激光二极管邮电局。北京设备的寿命很短，只有 12 分钟。香港团队没有报告其激光二极管的耐久性，尽管北京的寿命被认为“短得令人无法接受”。
该团队评论说：“初步结果表明，硅上脊波导激光器的平均阈值电流密度 (~1.91kA/cm 2 ) 大约是原生 GaAs 衬底上器件 (~410A/cm 2 )的五倍。”
单面输出功率在硅上达到 46.4mW，而在 GaAs 衬底上为 65mW。
与在原生 GaAs 衬底上可实现的相比，GaAs 模板层在硅上的阈值电流密度和其他激光二极管性能限制的更大分布暂时归因于较差的质量。例如，较差质量的模板层会影响 QW 均匀性。
研究人员评论说：“基于对内部参数的研究，通过额外的位错减少方法进一步降低在硅衬底上生长的 GaAs 薄膜的缺陷密度，可以实现更好的激光性能和更低的非辐射损耗。此外，还可以通过优化 QW 厚度和铟成分等参数来提高 QW 的质量，从而提高激光器性能。”
硅上的激光二极管能够发出超过测量设备 95°C 限制的激光。向更高阈值转变的特征温度 (T 0 ) 标度平均为 71.8K。原生 GaAs 参考器件的T 0为 139.1K。对于 GaAs 和硅上的激光二极管，最大值分别为 157K (10μmx0.5mm) 和 84K (2μmx1.5mm)。
