面向高性能计算机超结点的关键微纳光电子器件(12)

能力的硅基纳米线波导和 Slot 型微纳光波导，并缩减载流子输运距离，提高调制速度。研究级联微纳光学谐振腔、光子晶体波导等慢光结构中的群速度延迟效应，降低器件尺寸和驱动功耗。

3)基于III-V族材料的高性能量子限制效应，实现硅基混合集成的波导型高性能探测器，基于CMOS 工艺兼容的选区氧化 SiGe/SOI，基于氧化过程中锗偏析的原理，制备硅基绝缘体上锗（GOI）选区微纳结构光电探测器集成材料；利用等离激元金属微纳结构高度局域光场下光电材料的非线性光吸收和复合纳电极对微纳结构内部电场的调制，同时实现探测器的高速和高灵敏度特性。

4)利用离子注入或外延氢化非晶硅等手段引入载流子复合中心，提高载流子 复合速率，缩短p-i -n结充放电时间，使器件响应时间缩减至10ps量级。

5)提出面向百亿亿次高性能计算机的超结点的硅基光交换体系结构。降低微 纳光电子器件的数量和指标要求，减少纳米制造的难度，并达到未来 10 年高性能计算机对超结点的性能需求。

4、可行性分析

本项目研究核心微纳光电子器件， 引进光子晶体与表面等离激元方面的最新成果、结合半导体外延技术与异质材料兼容技术，着重研究新原理、新结构、纳米工艺，缩小器件尺寸和高密度微纳光电子集成技术，以便提高信息传输和交换速率。本项目创新点突出，参加单位优势明显，具有领先的研究工作基础。具体的可行性分析如下：

微纳结构激光器：作为微纳光电子集成芯片中的核心器件，其硅基集成和小 型化一直是研究的热点，课题针对这两个问题，提出将光子晶体慢光效应和等离 激元结合解决小型化问题，通过键合及消逝场耦合解决硅基集成问题。在光子晶 体激光器及等离激元研究方面我们在国内处于领先水平：1）中科院半导体研究 所国内首次研制出光子晶体微纳腔面发射激光器，可工作于850nm,1550nm等波段；国际上首次研制出光子晶体微腔边发射激光器及可调边发射激光器，调谐范围达 40nm以上，腔长~10微米；自行研制的键合设备可以实现Si/InP,Si/GaAs 等多种异质材料高质量键合。2）南京大学首次提出了双共振的纳米激光器， 可以同时实现入射泵浦光的共振与输出激光的共振，从而可以大大降低激光产生的阈值，提高输出效率。半导体所和南京大学都拥有国内一流的实验条件。