面向高性能计算机超结点的关键微纳光电子器件(9)

三、研究方案

1、学术思路

本项目明确面向高性能计算机超结点对微纳光电子集成芯片的需求， 深入研究集成系统中所需的新型高性能微纳光电子器件，突破微纳激光光源、微纳高速高响应探测器、高速光调制器、高速16 16 光交换阵列等核心器件，重点探索基于微纳结构的新物理效应、纳米加工方法及微纳器件集成技术，实现 CMOS 工艺兼容的硅基微纳光电子集成芯片。学术思路主要体现在以下三个方面：(1)高性能微纳光电子器件的研究须深入挖掘现有器件的工作机理、设计方法，充分采用纳米研究领域的新原理、新结构、新技术，依靠异质材料和复合结构在纳米尺度下的介观效应，突破传统光电子器件的光场调控极限，在纳米光电子结构体系中实现高性能的光场耦合、传输与共振，完成高密度、大容量、低功耗集成系统中的光传输与交换的操控。(2)新型纳米加工方法和集成技术是实现本项目研究中各种高性能微纳光电子器件的基础。通过探索并采用纳米尺度条件下的新型异质材料加工方法，以突破光电子器件性能极限，并且达到功能兼容与集成化目标，满足集成系统中高性能微纳光电子器件的指标要求。(3)明确的总体目标是本项目的关键思路之一。高性能计算国家重大战略需求为本项目提出了高水平的指引，也为项目成果提供了原理性验证条件，并对微纳光电子器件提出了明确的性能要求。本项目在此指引下引入纳米研究领域的新思路，突破传统器件的性能限制因素，使器件性能得到显著提升。

2、技术途径

基于微纳技术的激光器、光探测器、光调制器、光开关等高性能光电子器件 是微纳光电子集成芯片的基础。本项目将充分利用成熟的 CMOS 工艺设计制备 硅基集成微纳光电子器件，并灵活辅助硅基异质材料混合集成工艺，实现高性能 光电子核心器件及高速、低功耗的微纳光电子集成芯片。充分融合和利用不同材 料及结构的性能优势，实现不同材料和功能器件间的高效光电耦合和兼容。具体 途径如下：

硅基混合集成激光器：1）利用硅基/III-V 族异质键合解决器件材料问题。 要研究的关键技术是等离子体辅助低温直接键合，通过对晶片键合质量与压力、