III-氮化物微阵列集成用于光子收发器

《Laser & Photonics Reviews》：III-Nitride Micro-Array Integration for Photon Transceiver

III-nitride微阵列集成芯片通过275nm结构优化和Mini-MQWs设计，将-3dB带宽提升至451MHz，实现200Mbps太阳能盲区通信和纳秒响应，光电流暗比达6.51×10^5。

　　

摘要

III族氮化物结构为高密度和多功能的光子集成提供了有前景的平台，适用于芯片上的光通信、计算和存储等关键应用。然而，III族氮化物光子集成面临着制造工艺复杂、光输出功率低以及-3 dB带宽窄等问题。本文将波长为275纳米的微阵列集成结构引入到氮化物光子集成电路（PICs）中。采用发光二极管（LEDs）和光电探测器（PDs）的太阳盲微阵列集成芯片在30 A cm^-2的低电流密度下，将-3 dB带宽提升至451 MHz。此外，微型多量子阱（Mini-MQWs）结构被集成到太阳盲氮化物外延层中，有效缩短了载流子的寿命。Al反射器的设计进一步将集成波导的光限制提高了51.9%。集成光电探测器展示了出色的光电流比（photo-to-dark current ratio），达到6.51 × 10⁵，并具有73.3 A W^-1的自驱动响应能力。最终，这些微阵列集成芯片实现了200 Mbps的创纪录芯片上太阳盲通信速率和纳秒级的瞬态响应时间。另外，Mini-MQWs结构微阵列集成光电探测器在6 V电压偏压下表现出超过两个数量级的双向光电流比增加现象，为实现高效的芯片上全双工光通信技术提供了一种有趣的方法。

图形摘要

近年来，氮化物光子收发器在芯片上光信息传输中发挥了重要作用，引起了研究人员的广泛关注。本文中的微阵列集成芯片实现了200 Mbps的创纪录芯片上太阳盲通信速率。此外，Mini-MQWs结构微阵列集成光电探测器为实现高效的芯片上全双工光通信技术提供了一种有趣的方法。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。