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材料工学：300 mm CMOSパイロットラインで全作製されたGaAsナノリッジレーザーダイオード
Nature 637, 8044 doi: 10.1038/s41586-024-08364-2
シリコンフォトニクスは、我々の通信、計算、センシングの方法を一変させると期待される、急速に発展している技術である。しかし、高度にスケーラブルで本来的な相補型金属酸化物半導体（CMOS）集積光源が存在しないことが、その普及を妨げる主要因の1つである。シリコン上へのIII–V族光源のハイブリッド集積や異種集積に大きな進展はあるものの、III–V族材料の直接エピタキシーによるモノリシック集積が、コスト効率の高いオンチップ光源の頂点であり続けている。今回我々は、新たな集積化手法であるナノリッジ・エンジニアリングを用いてCMOSパイロット製造ラインで300 mmシリコンウエハー上に全作製された、電気的に駆動されるガリウムヒ素（GaAs）系レーザーダイオードを報告する。混載されるp–i–nダイオードとInGaAs量子井戸と共にGaAsナノリッジ導波路が、ウエハースケールで高品質に成長する。室温での連続波レーザー発振が、ウエハー全体にわたり300個以上のデバイスにおいて波長1020 nm付近で実証され、しきい値電流は5 mAと低く、出力は1 mWを超え、レーザーの線幅は最低46 MHz、そしてレーザー動作は最高55℃であった。これらの結果は、Siフォトニクス・プラットフォームにレーザーダイオードをモノリシックに集積する場合にIII–V/Siナノリッジ・エンジニアリングの考え方の潜在性を例示するものであり、光センシング、相互接続、およびそれの先にある分野での今後のコスト重視の大量用途を可能にする。
