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硅基超薄势垒AlGaN/GaN异质结构上E/D模式GaN MIS-HEMTs的单片集成
摘要： 在硅衬底上生长的超薄势垒（UTB）AlGaN/GaN异质结构上，制备了单片集成的增强/耗尽模式（E/D模式）氮化镓基金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMTs）及其反相器。通过在UTB-AlGaN/GaN异质结构中采用渐变AlGaN背势垒，实现了E模式MIS-HEMTs高达+3.3 V的阈值电压（VTH）。所制备的MIS-HEMT反相器在8 V供电电压下具有7.76 V的高逻辑摆幅电压，且阈值电压迟滞及偏差小于0.2 V。UTB AlGaN/GaN-on-Si技术为基于MIS栅极的驱动器和功率晶体管的集成提供了良好平台。
关键词： 单片集成、超薄势垒、氮化镓、增强/耗尽模式、金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管、反相器、氮化铝镓/氮化镓异质结构、硅衬底
更新于2025-09-23 15:22:29
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基于电流注入模型的单块双波长分布反馈激光器的微波特性
摘要： 建立了一个基于驱动电流的模型，用于描述单片双波长DFB激光器的光学外差输出。利用驱动电流与激光输出波长之间的线性关系，推导出该模型的简易方程。通过实际器件的实测数据进行初始参数提取，进而构建实用模型。利用该模型可以展示不同激光参数对射频信号产生的影响，以及不同电流配置对输出特性的作用，从而为未来此类集成光子器件的设计提供便利。
关键词： 双波长、分布反馈（DFB）激光器、单片集成
更新于2025-09-23 15:21:01
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用于光互连的纳米级光源
摘要： 本社论旨在探讨纳米级光源的两大关键方面：(1) 低功耗光通信；(2) 实现与硅基单片集成的晶体缺陷工程。我们将进一步讨论纳米级光源在下一代高密度光互连中的应用机遇与挑战。由于其在光通信中的多功能性，设计并原型化亚光波长尺寸的光源已成为研究热点。例如，纳米光源可工作于数百GHz频段[1,2]，这是传统光源[3]无法实现的。此外，通过省略调制器并采用直接光源调制来编码光数据[4]，使用这些光源的互连功耗得以降低。目前研究的纳米光源包括：(i) 小型光子模式激光器[5-9]；(ii) 等离子体激光器[10,11]；(iii) 光子-等离子体混合激光器[12-15]；(iv) 纳米级LED[16,17]。下文将讨论这些纳米光源的优缺点。
关键词： 晶体缺陷工程、光互连、低功耗光通信、纳米级光源、单片集成
更新于2025-09-23 15:21:01
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一种低成本、单片集成、可调谐的10G发射机在波长捷变PON中的特性研究
摘要： 采用时分复用和密集波分复用技术的动态可重构无源光网络（PON）需要低成本、高性能的用户端设备才能实现经济可行性。特别是通过使用高效免再生长、与代工厂兼容的制造技术，可以大幅降低成本。本文采用这一策略，首次详细表征了由离散可调谐槽型法布里-珀罗脊形波导激光器、吸收式调制器和半导体光放大器（SOA）组成的单片集成发射器，该器件采用标准现成的AlInGaAs/InP多量子阱外延结构制造。第一代器件展示了在1551nm至1563nm之间约12nm的离散单模调谐范围，边模抑制比≥30dB。此外，集成调制器部分在使用非归零开关键控的10Gb/s传输中表现出超过8dB的消光比。进一步地，通过时间分辨啁啾测量技术考察设定载波频率的动态偏差，调制器部分在高/低频测试图案下显示出<6GHz的啁啾贡献。另外，通过对SOA部分施加选通功能产生光突发时发现，在与典型PON突发持续时间125μs相当（快于发射器材料热响应时间）的选通周期内，典型激光模式的未调制载波偏移≤8GHz。
关键词： 光通信、可调谐半导体激光器、密集波分复用、无源光网络、时分复用、单片集成
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于CMOS的成像芯片制造，集成单晶RGB与近红外滤光片
摘要： 近期多光谱相机的发展表明，通过在商用图像传感器上单片集成滤光片，可以制造出紧凑且低成本的光谱传感器。本文描述了此类单芯片成像系统的一种RGB+NIR变体的制造过程，包括集成金属屏蔽层以最小化串扰，以及两个干涉滤光片：一个NIR阻挡滤光片和一个NIR带通滤光片。然后将其与标准聚合物基RGB彩色滤光片相结合。该芯片的制造在imec的200毫米洁净室中使用标准CMOS技术完成，但RGB彩色滤光片和微透镜的添加是外包的。
关键词： 多光谱成像、RGB、近红外、CMOS图像传感器、单片集成、光学滤波器
更新于2025-09-23 18:50:05
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与电致变色超级电容器单片集成的半透明储能功能光伏器件
摘要： 能量存储功能型光伏器件作为一种极具前景的下一代多功能能源系统，可同步实现太阳能采集与存储。本研究在传统有机光伏（OPV）基础上进行拓展，将电致变色超级电容器（ECS）与半透明（ST）四元混合基质有机光伏（ST Q-OPV）单片集成，从而获得兼具紧凑结构、高效储能与卓越美学特性的解决方案。特别值得注意的是，采用低功耗ECS的ST Q-OPV即使在低强度辐照（包括人工室内光照环境）下仍能全功率运行，展现出全天候供能潜力。所制备的ST储能功能光伏器件还能通过释放储存电能，为外部电子设备（如发光二极管及物联网传感器节点）提供备用电源。除具备全环境无限制运行、色彩可调、多形态设计可行性、快速充放电及实时储能显示等特性外，该器件还可应用于先进智能窗或便携式智能电子设备等场景。
关键词： 半透明有机光伏、电致变色超级电容器、储能功能型光伏、单片集成
更新于2025-09-19 17:13:59
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宽调谐电吸收调制V腔激光器
摘要： 我们报道了一种与电吸收调制器（EAM）单片集成的宽调谐V形腔激光器。该器件在ITU网格100GHz间隔下实现41nm波长调谐范围，覆盖51个信道，边模抑制比（SMSR）高于47dB。在全部调谐波长范围内，均实现了10Gbps速率下50km标准单模光纤无误码传输。集成EAM展现出高于12.5dB的动态消光比。误码率测试表明50km传输时功率代价小于3dB。结果表明，这种超紧凑且无需二次外延的电吸收调制可调谐激光器可作为DWDM城域网和接入网的高性价比发射机解决方案。
关键词： 单片集成、可调谐V形腔激光器、电吸收调制激光器
更新于2025-09-16 10:30:52
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[半导体与半金属] 硅光子学未来方向 第101卷 || 面向硅光子学应用的晶格匹配Ga(NAsP)基激光器结构在CMOS兼容Si(001)晶圆上的单片集成
摘要： 硅光子学基于数十年来为在硅(001)精确晶向衬底上实现日益复杂的互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路而发展成熟的工艺技术。实现硅光子电路全功能化的关键组件之一是集成激光发射器，本卷《半导体与半金属》中对此亦有例证——书中展示并讨论了在CMOS兼容的硅(001)衬底上实现混合集成与单片集成激光源的各种技术路线的当前进展。这些激光集成方案可分为三大类：(i) 通过激光芯片/晶圆键合实现的混合集成方案（另见本系列第99卷中荒川等人撰写的"硅光子学量子点激光器"章节、孙与Lourdudoss撰写的"III-V族半导体在硅上的外延侧向过生长技术用于光子集成"章节、Volz等人撰写的"在CMOS兼容硅(001)晶圆上实现晶格匹配的Ga(NAsP)基激光器结构单片集成用于硅光子学应用"章节、施与刘撰写的"采用MOCVD技术在硅衬底上生长III-V族半导体及激光器"章节）；(ii) 晶格失配的标准III/V族半导体激光器堆叠的异质外延沉积技术（另见本系列第99卷中Vivien等人撰写的"硅光子学构建?？?#34;章节、松尾撰写的"硅上异质集成III-V族光子器件"章节）；(iii) 本章所述的在CMOS兼容硅(001)衬底上实现Ga(NAsP)基激光器的晶格匹配外延生长技术。
关键词： 砷化镓氮磷(Ga(NAsP))、互补金属氧化物半导体(CMOS)、单片集成、激光器集成、硅光子学
更新于2025-09-16 10:30:52
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用于光流控应用的微管垂直谐振器单片集成阵列在光子波导上的概述
摘要： 通过将超紧凑三维（3D）垂直卷起微管环形谐振器（VRU-MRRs）阵列与聚合物波导进行单片集成，实现了一个用于光流体应用的新型平台。该片上集成系统是通过在纳米光子芯片上将二维差分应变TiO2纳米膜卷曲成三维微管腔体而实现的。在电信波长范围内观察到了回音壁模式，当将管体浸入水中或用液体填充其空心腔体进行测量时，其光谱峰位会发生显著偏移。这项成果为在单芯片上构建具有卓越多功能性的并行光流体微系统开辟了新途径，可用于芯片实验室系统中的生物材料分析。
关键词： 单片集成、光流控技术、超紧凑光学传感器阵列、垂直卷曲微管环形谐振器、三维微腔
更新于2025-09-16 10:30:52
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深紫外LED与倍增型光电转换器的单片集成
摘要： 在单个芯片上垂直单片集成多个器件已成为克服材料和物理特性基本限制的一种有前景的方法，通过集成解决方案利用其互补物理特性为显著提升器件性能提供了独特机遇。本文展示了一种与倍增光电转换器（MPC）集成的深紫外发光二极管（DUV LED），该转换器由p-GaN/本征GaN/n-GaN（p-i-n GaN）结构构成以实现电光转换，从而大幅提高空穴注入效率。该p-i-n GaN结构通过先吸收DUV光再产生电子-空穴对的方式充当空穴倍增器。新产生的电子-空穴对首先被p-i-n GaN结构中的电场分离，使多个空穴注入多量子阱（MQWs），最终促进辐射复合，从而实现21.6%的高墙插效率（WPE），相比传统DUV LED展现出60倍的WPE提升。本文展示的单片集成策略为开发高效发光器件提供了新思路。
关键词： 氮化铝镓，倍增型光电转换器，单片集成，深紫外发光二极管，注入效率
更新于2025-09-16 10:30:52