基于半导体单量子点谐振腔耦合结构的超低功耗纳米发光管

项目名称： 基于半导体单量子点谐振腔耦合结构的超低功耗纳米发光管

项目编号： No.61274125

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 无线电电子学、电信技术

项目作者： 倪海桥

作者单位： 中国科学院半导体研究所

项目金额： 85万元

中文摘要： 当传统大规模集成电子芯片技术向更高速、更大容量的发展中遇到功耗急剧增加、速度难以提升等瓶颈问题时，采用具有超高带宽、无串扰等优越性能的光互连技术成为目前热点，已逐步应用于数据机柜间、框架间、芯片间等的高速互连。其终极目标显然是芯片内超短距离光互联。这就对光源的功耗和速度等提出了极高的要求。而基于系综载流子操控原理的传统半导体发光器件显然难以实现每比特能耗低于几十个fJ和调制速度达到10GHz的超高性能。本项目提出基于半导体单量子点纳米结构这种极小有源介质实现超低功耗纳米激光器研究计划。首先生长制备可定位的半导体量子点，并与高品质因子、小模式体积光学谐振腔相耦合。通过优化电极结构实现泵浦方式的优化、减小注入损耗、提高泵浦和发光效率，突破高质量谐振腔的纳米制备工艺技术难题。制备发光波长900-1350纳米、调制速率大于5GHz、阈值功耗小于100fJ/bit的高性能纳米发光管。

中文关键词： 量子点；单光子源；超短脉冲激光器；；

英文摘要： With the rapid development of the digital processing, data storage and transfer, the traditional electrical connectivity is far from the requirement. Optical interconnects have attracted much research attention in recent years owing to potential performance and power consumption improvement over traditional electrical connectivity. To be a next generation optical source, the complete energy budget for an optical link should be about 10 fJ per bit, while the operating speed should be at least 10GHz. But the traditional laser source have uW to mW thresholds and the best external modulators consume 100s of fJ to pJ per bit.The aim of this project is to investigate a next generation source for optical interconnects. We will adopt a scheme with InAs QDs embeded in photonic crystal cavity, which is assumed to have high quality factor and low energy comsumption. The goal is to realize an nano LED with 900~1350nm wavelengths and ultra low energy budget: <100 fJ/bit, and the direct modulation frequency > 5GHz.

英文关键词： quantum dot；single photon source；ultrashort pulse laser；；