由电气工程教授余水清（音译）领导的材料科学研究人员展示了第一台用锗锡制成的电注入激光器，可在提高微加工速度和效率的同时，极大降低成本。该激光器可在高达100K的脉冲条件下工作。

电注入锗锡激光器及其功率输出与电流和频谱特性的关系示意图。图片来源：阿肯色大学

“我们的研究是基于IV族激光器的一个重大进展，”Yu教授认为：“它们可以成为硅上激光集成的途径，也是朝着显著改进电子设备电路迈出的重要一步。”

       在该研究中，研究人员成功进行了电注入GeSn二极管激光器的首次演示。GeSn / SiGeSn双异质结构成功生长，从而确保了载流子和光学的约束。为了解决由于GeSn和顶部SiGeSn势垒之间的II型能带对准而导致的空穴泄漏，设计了p型顶部SiGeSn层以促进空穴注入。脊形波导GeSn激光器被制作观察到高达100 K的脉冲激光。在10 K下测量的阈值为598A / cm2。在10至77 K的温度范围内从76至99 K提取了特征温度T0用于不同的设备。

激光装置的剖面示意图

研究人员证明了使用商业CVD反应器在Si晶片上生长的电注入GeSn / SiGeSn异质结构激光器。0.13 nm（0.06 eV）的窄峰线宽和LI曲线特性明显证实了激光。通过高分辨率光谱观察了多模激光特性。在10 K下获得598A / cm2的激光阈值。最高激光发射温度为100 K，峰值波长为2300 nm。p−i−n结构设计可通过减少通过II型能带对准的盖层的空穴泄漏来增强载流子约束。在10 K时测得的峰值功率为2.7 mW /面，相当于约0.3％的计算EQE。

       这项研究由美国空军科学研究办公室赞助，研究结果已发表在光学学会杂志Optica上。这篇文章的作者是美国大学微电子和光子学专业的博士生 Yiyin Zhou。Zhou和Yu与包括亚利桑那州立大学，波士顿马萨诸塞大学，新罕布什尔州达特茅斯学院和宾夕法尼亚州威尔克斯大学在内的多家机构的同事一起工作。研究人员还与阿肯色州半导体设备制造商Arktonics合作。

       锗锡合金是一种很有前途的半导体材料，可以很容易地集成到电子电路中，例如在计算机芯片和传感器中发现的那些。这种材料可能促使低成本、轻量化、紧凑和低功耗的电子元件的开发，这些元件利用光来进行信息传输和传感。

       Yu在锗锡方面研究多年。他的实验室的研究人员已经证明了这种材料作为强力半导体合金的功效。在报道了第一代“光泵浦”激光器的制造之后，这意味着该材料被注入了光，Yu和他的实验室的研究人员在该材料研究方面，又更进了一步。

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