Белгийският изследователски център Imec съобщи за пробив в производството на лазерни диоди в класическия CMOS процес. Традиционно за тази цел се използваха субстрати от редки елементи и съединения, докато евтиният силиций винаги оставаше на заден план. Това възпрепятстваше развитието на силициевата фотоника, тъй като беше невъзможно да се отглеждат лазерни елементи като част от конвенционалните чипове.

Новината на Imec обаче променя правилата на играта: лазери вече могат да се „отглеждат“ върху силиций.

За отглеждането на лазери, използващи елементи от III-V група на Менделеевата таблица, традиционно се използват субстрати, изработени от съединения от същите групи като галиев арсенид, индиев фосфид и други. Обикновено след изграждането на полупроводниковите лазерни структури подложките се изхвърляха, а самите лазери трябваше да бъдат прикрепени към силиция по някакъв начин, ако ставаше въпрос за приложения в силициевата фотоника. Това е трудно, скъпо и не допринася за устойчиво екологично производство. Отглеждането на лазери директно върху силициеви структури би могло значително да опрости разработването на оптични изчисления и други области.

Една от основните трудности при производството на силициеви лазерни диоди беше различният коефициент на термично разширение на материалите. Imec успя да реши този проблем, като създаде буферни зони – жлебове около подложките, върху които бяха изградени лазерните структури от галиев арсенид, както и като използва оригиналната оребрена наноструктура на диодите. В резултат на разработката стана възможно да се изработят GaAs лазери на пилотна литографска линия върху обикновена 300-милиметрова силициева пластина, използвайки CMOS процес.

Създадените по този начин полупроводникови лазерни диоди с дължина на вълната 1020 nm демонстрираха способността да излъчват до 1,75 mW оптична мощност при минимален прагов ток от 5 mA. Лазерите са показали стабилна работа при стайна температура, което проправя пътя им в области като интензивни изчисления, компютърно зрение и други перспективни области.