一軸張力型ゲルマニウム /シリコンゲルマニウム複数量子ウェルに基づく電気吸収モジュレータースキーム

深刻な消費電力と大規模な統合回路の開発の帯域幅の制約により、オンチップ相互接続は潜在的な開発パスと見なされています。 Silicon Photonicsは、光学系と電子機器を統合するのに最も適したプラットフォームですが、アクティブなデバイスによって制約されています。ゲルマニウムとシリコンのゲルマニウム合金材料は、最近ますます注目を集めています。これは、ゲルマニウムの直接バンドギャップエネルギーがCバンドの波長に対応しているのに対し、間接バンドギャップLバレーエッジは直接バンドギャップγバレーよりもわずか140 eVであるという事実によるものです。研究者は、ゲルマニウム /シリコンゲルマニウム量子井戸、空いているゲルマニウム微細構造、ゲルマニウムティン合金を含むゲルマニウム関連材料のバンド構造を変更するためのさまざまなCMOS互換方法を提案および開発しました。シリコンベースのモジュレーターフィールドでは、ゲルマニウム /シリコンゲルマニウム量子井戸井戸吸収変調器には、小型と低消費電力の利点があります。量子閉じ込め効果のため、ゲルマニウム /シリコンゲルマニウム量子井戸の直接バンドギャップ吸収エネルギーは、ゲルマニウム材料のそれよりも大きい。前の10 nm幅のゲルマニウム量子井戸は、1420 nmのゼロバイアス電圧で動作します。吸収エッジは、異なるバイアス電圧を適用することで調節できますが、吸収コントラストはバイアス電圧の増加とともに悪化します。より高いバイアス電圧は、大規模な統合には適していません。したがって、ゲルマニウム /シリコンゲルマニウム多重量子井戸電気吸収変調器の動作波長は制限されています。

Wuhan Optoelectronics National Laboratory Optoelectronic Devices and Integrated Functional Laboratory教授Sun Junqiangは、Gao Jian-Fengなどの博士課程の学生を率いていました。このスキームは、ゲルマニウム /シリコンゲルマニウム多量体ウェルの電気吸収変調器の作業波長範囲を大幅に広げ、TEモードの吸収コントラストを改善することができます。 0.18％-1.6％の単軸引張ひずみを導入することにより、1380-1550 nmの波長範囲をカバーするゼロバイアの電気吸収変調器を10/12 nm GE / SI 0.19 GE 0.81チップで製造できます。導波路用途の場合、ユニクシャル引張株ゲルマニウム /シリコンゲルマニウム量子井戸は、TE吸収コントラストを強化し、TM吸収を抑制しました。 1.6％の一軸引張ひずみと0V / 2V動作電圧で、TE吸収コントラストは3.1 dB増加し、TM吸収係数は3分の2減少しました。強化されたTE吸収コントラストと幅広い動作波長範囲により、デバイスは導波路の統合と高効率変調アプリケーションに最適です。

2017年5月2日に発行されたOSAのJournal Optics Express（Vol.25、No.10、pp。、2017）に掲載された、単一ストレスのGE / SIGE複数の量子井戸による電気吸収モジュレーターの設計と分析」雑誌。この研究は、中国国立自然科学財団（61435004）によって資金提供されました。

（a）ge / sige多重量子井戸構造。 （b）吊り下げられたマイクロブリッジに基づく電気吸収変調器の構造の概略図。 （c）ステレオテンソルεxx分布。 （d）XY平面ひずみテンソルεxx（E）モードフィールドコンポーネント1550 nm波長での準テト語基本モードの分布。