Laser Focus World JAPAN　レーザーフォーカスワールドジャパン

June 16, 2011, London--UCL(University College London)の電子・電気工学部とロンドンナノテクノロジーセンタ(London Centre for Nanotechnology)の研究者たちは、シリコン基板に直接成長させた波長1300nm、電気駆動量子ドットレーザを実証したとNature Photonicsに発表した。
シリコンは、エレクトロニクス分野の能動素子製造で最も広く用いられている材料。しかし、その原子構造のために、この材料で効率のよい光源を実現するのは極めて困難。
シリコンエレクトロニクスのスピードと複雑さが増すにつれて、従来の銅線電気インタコネクトを用いた大規模情報処理システムを相互接続することは益々困難になってきている。このため、シリコンフォトニクス分野(シリコンエレクトロニクスとともに使用する光インタコネクトの開発)の重要性が増している。
シリコンフォトニクス向けの理想的な光源は、高効率にシリコン駆動ICと直接インタフェースがとれ、高速データ変調ができる半導体レーザということになる。今日まで、シリコンフォトニクス用の光源として最も有望なアプローチはウエフアボンディングを利用し、シリコン基板上に作製した化合物半導体レーザ材料であった。
UCLグループは、これらの不連続性が量子ドットレーザ利得層を含むレーザ層に及ぶのを防ぐ、特別な層を開発することで上の問題点を克服した。結果として、シリコン上に直接エピタキシャル成長することで1300nm波長を電気的に励起できることを実証。論文では、室温で端面光出力15mWを報告している。
同グループは、III-V技術EPSRC国立センタのデバイス製造で、直接エピタキシャル成長することでゲルマニウム(Ge)基板上で初めて量子ドットレーザを実現した。Nature Photonicsの報告では、レーザは70℃まで連続動作可能であり、端面連続出力は25mWを超えている。
UCL電子・電気工学部ロイヤルユニバシティリサーチフェローで、これらのレーザの開発リーダー、Dr Huiyun Liuは、「量子ドット利得層の利用によって、従来の量子井戸構造に関連する残留不連続性に対する耐性が改善された。ゲルマニウム上で実現したわれわれの成果は、実用的なレーザがSiGe基板上にも作製可能なことを示している。SiGeは、今後のシリコン技術ロードマップの重要部分だ」とコメントしている。
UCL電子・電気工学部フォトニクスグループ長、ナノテクノロジーロンドンセンタ主席研究者、EPSRCセンタ長、Alwyn Seeds教授は今後の展開について、「このレーザと導波路を集積し、シリコンエレクトロニクスとフォトニクスを集積した包括的な技術に仕上げることを目標にしている」と語っている。