硅材料徹底改變了電氣設(shè)備的制造形式。這種豐富的半導(dǎo)體很容易被加工成微小的組件，如晶體管等，而其中使用的方法是可擴(kuò)展到工業(yè)制造水平上的，從而使得成千上萬的元器件可集成在一個單一的芯片上進(jìn)行生產(chǎn)。電子工程師想進(jìn)一步擴(kuò)大這些集成電路的功能，使它們能夠創(chuàng)建、處理和檢測光。
這些光電器件可以加快數(shù)字信息的處理速度，并可實現(xiàn)微米尺度的激光器，例如可用在條形碼掃描儀上。然而，問題是，硅材料并不是一個有效的光發(fā)生器。
Ng的團(tuán)隊設(shè)計并制作了一種結(jié)合硅和可以發(fā)光的半導(dǎo)體材料的激光器，這種半導(dǎo)體材料是銦鎵砷化物（InGaAsP）。“我們的研究結(jié)果顯示，這可能實現(xiàn)硅基的一種高效、緊湊的有源光電子器件的實現(xiàn)方法，即用一個非常薄的III-V族的半導(dǎo)體硅層，”Ng說。
在任何激光結(jié)構(gòu)中的一個重要的考慮因素是光的反饋，即在結(jié)構(gòu)內(nèi)捕獲光的能力，以進(jìn)一步驅(qū)動光的產(chǎn)生。在傳統(tǒng)的激光器中，這是通過放置在光產(chǎn)生區(qū)的任何一側(cè)的一面鏡子實現(xiàn)。相反，Ng和團(tuán)隊使用了一個圓柱形的幾何設(shè)備。這會把產(chǎn)生的一些光捕獲在設(shè)備的壁上，并迫使它在氣缸內(nèi)傳播。這被稱為回音廊模式，因為同樣的效果會發(fā)生在一個圓形的房間里，如圓頂大教堂中的聲波。
該團(tuán)隊一開始使用一個硅襯底，他們沉積了一層薄薄的氧化硅。具有光學(xué)活性的InGaAsP的薄膜，只有210納米厚，是單獨制造的，然后粘上氧化硅。然后，該團(tuán)隊通過一些材料蝕刻，以創(chuàng)建氣缸，具有兩個或三微米的直徑。三微米器件發(fā)射的激光光的波長為1519納米，這非常接近商業(yè)光通信系統(tǒng)中使用的波長。
這個裝置具有一個獨特的功能，回音壁模式延伸到了硅和InGaAsP區(qū)域。InGaAsP可提供光放大，而硅可被動引導(dǎo)光。“下一步，我們希望將這些想法應(yīng)用于室溫下的設(shè)備中，”Ng說。“在更高的溫度下的操作將需要對激光器的設(shè)計和制造進(jìn)行調(diào)整。”
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