0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

IBM研究院于近日报导了一种新的光子器件集成方式

电子工程师 来源:芯片揭秘 作者:芯片揭秘 2020-10-25 10:17 次阅读

本期是科研前线首次分享境外研究机构的科研成果。IBM研究院于近日报导了一种新的光子器件集成方式,其团队以自研工艺实现了在硅上直接外延生长III-V族的光发射和探测器,器件具有超低电容、高传输速率、高带宽的优良特性,并克服了传统Ge材料的一些问题,为未来的大规模集成电子-光子芯片的生产制造铺平了道路。

研究背景

众所周知,我们正处在一个信息爆炸的时代,数据通信量与集成电路器件的集成度在过去二十年中不断增大,导致了全世界范围内计算处理设备的能源消耗剧增。其中很大一部分能耗被用于在互连线路间以电信号形式传输数据。长期以来,直接将光互连集成在芯片内部实现光互连一直是业界的目标,而在最近几年,光子组件的尺寸缩小和性能研究不断获得进展,使得这一愿景更具实感。

有些光互连方案是基于独立的发射器,另一些则是将复数的激光器和LED集成在芯片上。在上述两种方案中,高度集成的光电探测器都是片上光收发的关键技术组成。目前实现片上集成的先进光电探测器大多基于锗材料,这种材料工艺成熟、性能良好,可以达到70GHz的带宽和100GBd的信号频率,但存在暗电流和低吸收率的问题。而宽禁带半导体Ⅲ-Ⅴ族材料较低的有效质量、高吸收系数和可调带隙的特性,使它们有更好地胜任光子器件的潜力,但是晶格、极性和热失配等因素的存在,在硅晶圆上完成Ⅲ-Ⅴ族材料的异质集成颇具挑战性。

近日,IBM欧洲研究院团队报道了TASE法(详见段后注)与原位掺杂法在Si上单片集成出InGaAs纳米p-i-n结构,实现了高性能的红外探测以及红外1600nm发射。相关论文以“High-speed III-V nanowire photodetector monolithically integrated on Si”为题发表于《Nature Communications》,IBM欧洲研究院Svenja Mauthe为第一作者,Kirsten E. Moselund博士为通讯作者。

注:TASE法,即“模板辅助选择性外延”(Template-Assisted-Selective-Epitaxy),IBM开发的一种一种新的外延生长方法,在Si上沉积III-V族材料,从而获得良好的材料质量,该工艺与CMOS工艺兼容,最初是为了将高迁移率材料集成纳米片(nanosheet)而设计的,IBM团队已实现了高性能InGaAs GAA nanosheet N-FETs的研制。

基本特性

Kirsten E. Moselund团队通过TASE法在Si上实现了单片集成InGaAs纳米p-i-n结构,利用自由空间耦合,光电探测器展示了1200-1700纳米的光谱响应,其作为光电探测器实现了高速响应,3 dB带宽超过~25 GHz。此外,作为发光二极管,p-i-n实现了1600 nm红外发射。TASE的侧向整合使得同质和异质结能够在纳米几何结构内实现平面整合。

原理与测试

通过TASE制造的全光链路的示意图

TASE工艺过程示意图:图(a)从SOI晶圆到纳米结构上的Ni/Au触点的形成;图(b)p-i-n InGaAs的MOCVD生长顺序;图(c)p-i-n纳米结构的SEM俯视形貌像;图(d)p-i-n纳米结构横截面的STEM形貌像

图(a)外延单晶InGaAs纳米结构的STEM形貌像;图(b)高分辨率环形暗场STEM形貌像;图(c)ESD分析;图(d)沿纳米结构提取的原子组分

InGaAs光电探测器的静态电光特性

前景展望

近年来的信息处理容量剧增使得相应的计算机和通信系统向高速化、高性能化方向发展,而基于铜互联的电气也将会逐渐成为制约高速通信的一大瓶颈。光通信和光互连技术未能普及,其主要原因并非技术上的困难,而是光电器件在芯片集成和成本上仍旧制约自身的大规模应用。IBM欧洲研究院的这一重大成果,实现了III-V族光器件与硅在平面内的无缝集成,更容易兼容传统逻辑芯片,想必也将会推动光互连技术的进一步发展和成熟,并成为未来超大规模集成电子-光子芯片电路的必要条件。

论文全文链接:

https://www.nature.com/articles/s41467-020-18374-z

责任编辑:xj

原文标题:科研前线 | IBM的光互连技术研究又出新成果

文章出处:【微信公众号:芯片揭秘】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • IBM
    IBM
    +关注

    关注

    3

    文章

    1749

    浏览量

    74616
  • 光互联
    +关注

    关注

    0

    文章

    6

    浏览量

    6764
  • 光子器件
    +关注

    关注

    0

    文章

    30

    浏览量

    11919

原文标题:科研前线 | IBM的光互连技术研究又出新成果

文章出处:【微信号:ICxpjm,微信公众号:芯片揭秘】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    天马与武进南大未来技术创新研究院达成战略合作

    近日,天马新型显示技术研究院(厦门)有限公司、上海天马微电子有限公司与武进南大未来技术创新研究院就Micro LED业务、非显传感业务达成战略合作。
    的头像 发表于 11-14 11:53 238次阅读

    商汤医疗与上海临床创新转化研究院签署战略合作协议

    近日, 商汤医疗与上海临床创新转化研究院(以下简称“临转院”)签署战略合作协议 。
    的头像 发表于 11-07 14:45 320次阅读

    蓝思科技将新增昆山创新研究院,重点服务苹果

    蓝思科技近日宣布,将新增个重点研发机构,即蓝思昆山创新研究院,目前正在紧锣密鼓地建设中。该研究院的成立,标志着蓝思科技在研发领域的进步拓
    的头像 发表于 10-28 16:25 219次阅读

    万界星空科技MES数据的集成方式

    MES系统与其他系统常见的集成方式。根据实际需求和系统环境,选择适合的集成方式可以实现不同系统之间的协同工作,提高生产效率和管理水平。具体的集成方式可能因企业和行业的不同而有所差异。
    的头像 发表于 10-09 15:30 109次阅读
    万界星空科技MES数据的<b class='flag-5'>集成方式</b>

    长沙北斗研究院总部基地正式奠基

    长沙北斗研究院总部基地正式奠基 日前长沙北斗研究院总部基地正式奠基,项目由长沙北斗研究院牵头建设;项目又名“北斗足迹”。项目期预计2025年年底前建成投用。 据悉,长沙北斗
    的头像 发表于 05-16 12:49 1151次阅读

    达实智能正式签约威高(上海)国际研究院项目!

    近日,深圳达实智能股份有限公司在上海市闵行区正式签署威高(上海)国际研究院项目合同,合同金额 2012.80 万元。
    的头像 发表于 05-15 10:51 455次阅读

    航天宏图与天仪研究院合作共同推动遥感卫星数据应用创新

    近日,航天宏图信息技术股份有限公司(以下简称“航天宏图”)与长沙天仪空间科技研究院有限公司(以下简称“天仪研究院”)正式签署战略合作框架协议。
    的头像 发表于 04-23 17:11 512次阅读
    航天宏图与天仪<b class='flag-5'>研究院</b>合作共同推动遥感卫星数据应用创新

    依托广立微建设的浙江省集成电路EDA技术重点企业研究院正式挂牌

    近日,依托广立微建设的浙江省集成电路 EDA 技术重点企业研究院正式挂牌,成为目前浙江EDA领域唯的省级重点企业研究院
    的头像 发表于 04-03 10:14 559次阅读
    依托广立微建设的浙江省<b class='flag-5'>集成</b>电路EDA技术重点企业<b class='flag-5'>研究院</b>正式挂牌

    光子集成芯片是什么

    光子集成芯片,也称为光子芯片或光子集成电路,是一种光子器件小型化并
    的头像 发表于 03-22 16:51 1092次阅读

    简单认识微波光子集成芯片和硅基光子集成芯片

    微波光子集成芯片是一种新型的集成光电子器件,它将微波信号和光信号在同芯片上进行处理和传输。这种芯片的基本原理是利用
    的头像 发表于 03-20 16:11 809次阅读

    光子集成芯片基础知识

    光子集成芯片,一种新型的光电子器件,将光子器件集成电路技术相结合,实现
    的头像 发表于 03-20 16:10 650次阅读

    浙江图灵算力研究院向知存科技颁发“年度最具影响力企业奖”

    近日,浙江图灵算力研究院生态伙伴联谊会在杭州举行,知存科技作为研究院生态企业之,与赛迪研究院、中科
    的头像 发表于 03-06 14:02 717次阅读

    嘉善复旦研究院与复旦大学研发全无机钙钛矿集成光科技

    近期,浙江嘉善复旦研究院联合复旦大学研发的基于全无机钙钛矿的多功能集成光子器件问世,文章以“Inorganic Perovskite-Based Active Multifunctio
    的头像 发表于 02-23 16:06 1250次阅读

    广东腐蚀科学与技术创新研究院选购HS-DR-5导热系数测试仪

    广东腐蚀科学与技术创新研究院,作为国内腐蚀科学领域的研究机构,直致力为科研工作提供设备与技术支持。近期,该研究院在导热系数测试方面做出了
    的头像 发表于 01-12 14:04 256次阅读
    广东腐蚀科学与技术创新<b class='flag-5'>研究院</b>选购HS-DR-5导热系数测试仪

    IBM 咨询获 SAP 中国研究院 EcoFactory-首届合作伙伴骇客松创新营奖,期待携手客户共创代码现代化

    近日IBM 咨询团队参加首届 SAP 中国研究院 EcoFactory-合作伙伴骇客松创新营并荣获该赛事智能技术赛道等奖。 以“互联共赢 创新生态”为主题,本次创新营由 SAP 中
    的头像 发表于 12-07 18:25 403次阅读