应对未来信息处理挑战，探讨拉曼效应在硅基激光器中的应用( 三 )_：应对未来信息处理挑战

随着应用硅的集成系统越来越多，尤其是各种芯片越做越小，集成程度越来越高的趋势下，以硅作为衬底来实现单片式集成是各大厂商所追求的。但是上述的直接间隙材料并不能很好地与硅衬底结合，在光电集成时往往由于晶格失配在界面层形成错位，严重降低材料的电导率。当下的主流研究方向主要有多孔硅，纳米晶体硅，掺铒硅，混合材料以及拉曼散射等。英特尔公司在2005-2006年和高校合作研发了混合硅激光器和拉曼硅基激光器，在2008年时研发了多级环形腔硅基拉曼激光器，并可能在效率达标且成本足够低时用于芯片的生产之中。[4]

当今硅基光源简述

在众多硅基光源中，拉曼激光器只是其中一种，科学家们在漫长的探索中曾经有过许多尝试，以下简要介绍几例。

体块硅（Bulk Silicon）

由于硅是间接带隙材料，体块硅（Bulk Silicon）发光会受到一定的局限。其固有量子效率极低，约为10-6数量级。室温下,能有效发光的体块硅仅在通过本身氧化超纯硅的钝化表面被观察到, 激发的载流子寿命受控于辐射复合。为克服这一障碍，目前大致有两种方法。一是在硅表面适当积纹，这种方法与标准CMOS工艺不兼容，并且自由载流子吸收效应（FCA）仍然有着很大的影响。二是通过使用局域断层环产生的应力形成能量栅栏以适于载流子扩散。但这种方法仍然无法避免俄歇复合和自由载流子吸收造成的阻碍粒子数反转的问题。因而体块硅作为发光材料前景渺茫。