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在200毫米CMOS试验线上批量制造量子级联激光器

DOI：10.1038/s41598-020-63106-4 期刊：Scientific Reports 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 量子级联激光器的制造成本仍是该技术在化学传感领域应用的主要瓶颈?；贑MOS技术在硅衬底上集成中红外光源，为大规模低成本生产铺平了道路。此外，采用硅基制造平台可实现量子级联激光器中红外光源与锗硅基波导的协同集成，从而打造完全集成于平面衬底的光学传感器。本文报道了我们在200毫米CMOS试验线上采用顶部金属光栅方案制备的7.4微米分布式反馈量子级联激光器（DFB-QCL）及其特性表征。这些激光器具有2.5千安/平方厘米的阈值电流密度和0.16厘米?1的线宽，且制造良品率较高。该方法为硅芯片级中红外光谱仪的实现奠定了基础。
作者： J. G coutard，M. Brun，M. fournier，o. Lartigue，f. fedeli，G. Maisons，J. M fedeli，S. nicoletti，M. carras，L. Duraffourg
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过采用CMOS技术在硅衬底上集成中红外光源，以大规模低成本制造方式解决化学传感用量子级联激光器（QCLs）的高制造成本问题。

研究成果

已成功报道在200毫米CMOS/MEMS中试线上实现硅基量子级联激光器（QCL）的制备，其性能与磷化铟（InP）衬底制备的QCL相当。该方法展现出高制备良率，为全集成于硅芯片的光谱仪实施铺平了道路。

研究不足

该研究指出，需要在芯片层面进行进一步测量，以更好地表征工作在15%占空比脉冲模式下的量子级联激光器。此外，自热过程及其对量子阱堆叠和电光特性的影响也需深入研究。

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