效率提高1000倍 納米級LED突破晶片間傳輸速率限制
OFweek電子工程網訊 當論及在不同處理器或記憶體之間提高晶片之間的傳輸流量時，光子學是一個熱門的話題。截至目前為止，微波導、光調變器、輸出耦合光閘與光探測器均已成功進行整合了，但要設計理想的微米級光源仍十分具有挑戰性。
荷蘭愛因霍芬科技大學（Eindhoven University of Technology）的研究人員在最近一期的《自然通訊》（Nature Communications）期刊中發表有關“晶片上波導耦合納米柱金屬腔發光二極體”（Waveguide－coupled nanopillar metal－cavity light－emitting diodes on silicon）的最新研究。研究人員展示一種接合至矽基板的納米級LED層堆疊，並可耦合至磷化銦（InP）薄膜波導形成光閘耦合器。
新式納米級LED （nano－LED）的掃描式電子顯微鏡圖（SEM）顯示在金屬化之前的製造元件結構。納米柱LED位於連接至光閘耦合器的波導頂部
這種nano－LED採用次微米級的納米柱形狀，其效率可較前一代組件更高1，000倍，在室溫下的輸出功率僅幾納瓦（nW），相形之下，先前的研究結果約為皮瓦（pW）級輸出功率。根據該研究論文顯示，這種元件能夠展現相當高的外部量子效率（室溫分別為10 ?4 10 ?2，以及9．5K）。
而在低溫時，研究人員發佈的功率級為50nW，相當於在1Gb／s速率下每位元傳輸超過400個光子，這一數字“遠遠高於理想接收器的散粒雜訊（shot－noise）極限靈敏度。”該元件作業於電信波長（1．55 m），能以頻率高達5GHz的脈衝波形產生器進行調變。
矽基板上的納米柱狀LED示意圖。從頂層到底層的堆疊分別是：n－InGaAs（100?nm）／n－InP（350?nm）／InGaAs（350?nm）／p－InP（600?nm）／p－nGaAsP（200?nm）／InP（250?nm）／SiO 2／BCB／SiO2／Si
研究人員表示，“由於短距離互連的損耗低，以及整合接收器技術持續進展，這一功率級可望以超精巧的光源實現晶片內部的資料傳輸。”
研究人員還開發了一種表面鈍化方法，能夠進一步為nano－LED提高100倍的效率，同時透過改善歐姆接觸（ohmic contact）進一步降低功耗。
荷蘭愛因霍芬科技大學（Eindhoven University of Technology）的研究人員在最近一期的《自然通訊》（Nature Communications）期刊中發表有關“晶片上波導耦合納米柱金屬腔發光二極體”（Waveguide－coupled nanopillar metal－cavity light－emitting diodes on silicon）的最新研究。研究人員展示一種接合至矽基板的納米級LED層堆疊，並可耦合至磷化銦（InP）薄膜波導形成光閘耦合器。
新式納米級LED （nano－LED）的掃描式電子顯微鏡圖（SEM）顯示在金屬化之前的製造元件結構。納米柱LED位於連接至光閘耦合器的波導頂部
這種nano－LED採用次微米級的納米柱形狀，其效率可較前一代組件更高1，000倍，在室溫下的輸出功率僅幾納瓦（nW），相形之下，先前的研究結果約為皮瓦（pW）級輸出功率。根據該研究論文顯示，這種元件能夠展現相當高的外部量子效率（室溫分別為10 ?4 10 ?2，以及9．5K）。
而在低溫時，研究人員發佈的功率級為50nW，相當於在1Gb／s速率下每位元傳輸超過400個光子，這一數字“遠遠高於理想接收器的散粒雜訊（shot－noise）極限靈敏度。”該元件作業於電信波長（1．55 m），能以頻率高達5GHz的脈衝波形產生器進行調變。
矽基板上的納米柱狀LED示意圖。從頂層到底層的堆疊分別是：n－InGaAs（100?nm）／n－InP（350?nm）／InGaAs（350?nm）／p－InP（600?nm）／p－nGaAsP（200?nm）／InP（250?nm）／SiO 2／BCB／SiO2／Si
研究人員表示，“由於短距離互連的損耗低，以及整合接收器技術持續進展，這一功率級可望以超精巧的光源實現晶片內部的資料傳輸。”
研究人員還開發了一種表面鈍化方法，能夠進一步為nano－LED提高100倍的效率，同時透過改善歐姆接觸（ohmic contact）進一步降低功耗。