世界上首次！！！研究人员制造出高性能的中红外半导体激光，这一半导体激光直接在微电子兼容硅上进行生长。这一新的激光器可以促进低成本的传感器进行实时，精确的用于环境方面的传感，如空气的检测，食品安全分析和探测管道的泄露情况。

激光在微电子兼容硅 上生成是迈向低成本，智能和集成的中红外光子传感器的重要一步

新发明的半导体激光所发射出来的红色的激光

所设计的激光异质结构（用几个不同型的半导体组成的半导体装置，用于激光器）

大多数的化学传感器基本都是基于感兴趣的分子和中红外光之间的相互作用而实现测量的，来自法国的蒙彼利埃大学( Université de Montpellier )的研究小组的领导者Eric Tournié说到，在微电子兼容硅上制造中红外激光可以显著的减少其制造成本，这是因为他们呢可以使用同样的大批量处理技术制造制造出手机的电池和计算机一样来制造出硅基微电子来。

从广域LDs，脊宽为 100 µm和不同的腔长度的条件下自室温所得到的L-I-V 曲线

这一新的制造技术发表在期刊《Optica》上，这一期刊是光学学会（The Optical Society’s (OSA)）中比较有影响力的期刊。这一工作是在一个额外设施和雷德芬奇财团（ REDFINCH consortium）的一部分的资助下完成的，这一项目主要是用来发展小型的，可便携的低成本的用于化学探测（包括气体和液体）的激光光学传感器。

从LDs，脊宽为 8µm和不同的腔长度，自室温所得到的L-I-V 曲线图解：图片中插入的小图片显示的是双面值（1/𝜂𝑑1/ηd ）随着腔长度变化时的演化

为了完成这个项目，我们逆流而上，通过发展用于未来传感器的光子器件而实现目标，Tournié说到：在一个最后的阶段，这些新的中红外激光可以整合在硅基部件中以实现智能，集成的光电子传感器。

工业上兼容的制造技术

半导体激光是由半导体材料制造的，这一半导体材料将电能转换成光。中红外的光可以通过类型为III-V族的半导体来产生。在大约10多年的时间里，研究人员的工作主要集中在将 III-V族的半导体材料沉积在硅上，使用的技术是一种称之为外延生长的技术。

在连续运行在 20°C 到 80°C，自LD为8µm脊宽和腔体长度为1.75 mm时所得到的L-I-V曲线

尽管研究人员在早期的工作显示激光在硅基材上的生长，但这些基材并不同工业上所用的工业标准的微电子制造工艺相兼容。当使用工业上兼容的硅的时候，硅材料的结构和III-V 半导体就会导致缺陷的产生。

图解：研究人员制造出首套中红外激光半导体，直接在微电子兼容硅基材上进行生长，其中底部的图片表示顶部图片中不同区域层的放大

一个尤其特殊的缺陷称之为反相畴界，这一反相畴界被称之为器件的杀手，这是因为它会造成短路， Tournié说到，在新的工作中，我们发展了外延生长技术来防止这些缺陷到达器件的活性区域。

研究人员同时还提高了工艺制程来从外延材料中来制造半导体激光。结果，他们可以实现利用一个单个的制程在外延工具上，在工业可兼容的硅基材上制造一个全新的激光结构。

高性能的激光

研究人员展示了这一新的制造工艺，通过制造中红外的激光半导体，运行在连续波的模式下并可展现出较低的光损失。他们计划研究这一新的激光器件的运行寿命和他们的运行寿命同制造工艺和器件运行模式之间的关系。

研究人员说他们的新工艺是完全成熟的，激光在大的硅基材上（达到300mm）外延生长，使用硅微电子工具将会提高控制制造工艺的能力。这将，反过来，进一步的减少制造的成本和促进新器件的设计。这一新的激光同时可以同钝化的硅光子学集成电路或CMOS技术进行集成，从而制造出小型的，低成本的，智能化的光子传感器，用于气体和液体的高精度的测量。

我们目前使用的半导体材料将会允许制造激光或光电子探测器可以运行在一个非常宽广的光谱范围内，从1.5µm（电信波段）到25µm（远红外）， Tournié说到，我们的制造办法可以应用在几乎任何领域，只要是需要在硅平台上集成 III-V 族半导体的场合。例如，我们液晶应用这一新的外延生长技术制造了量子级联激光器，发射出8µm波长的激光。