圖1為(wei) 研究團隊通過在矽腔上形成單層二碲化鉬膜實現了首個(ge) 室溫下發光的CMOS激光器示意圖

▍二碲化鉬
二碲化鉬（MoTe2）—稱為(wei) 過渡金屬二硫屬元素化合物—是能夠在工業(ye) 標準通信波長下實現紅外線激光帶隙發熒光的半導體(ti) 。當結晶成薄的原子單層時，它具有柔性、抗裂紋、幾乎透明以及和CMOS兼容的特性。

▍矽腔工藝
電氣工程學教授Cun-Zheng Ning表示：“我們(men) 的納米光束矽腔是由標準的CMOS矽絕緣體(ti) 晶圓製成的，沒有利用任何高溫工藝，這通常是CMOS工藝需要考慮的問題。MoTe2層的生成是一個(ge) 簡單的機械過程。換句話說，除了CMOS行業(ye) 常見的標準處理工藝之外，我們(men) 沒有使用任何其他工藝。”

圖2為(wei) 美國亞(ya) 利桑那州立大學Cun-Zheng Ning教授

▍原理實現
如圖1所示，研究人員通過在矽腔上形成單層的MoTe2膜實現了首個(ge) 室溫下發光的CMOS激光器，MoTe2單層放置在薄矽腔之上，薄矽腔上刻有小孔，該裝置有效實現了在紅外通信頻帶放大產(chan) 生足夠的激光，最終實現激光輸出。

Ning和清華大學的Yongzhuo Li，Jianxing Zhang，Dandan Huang等人在《自然納米技術》雜誌上發表了一篇名為(wei) “在矽腔上集成單層MoTe2實 現室溫下連續激光輸出”的文章。文章提到，在矽腔的限製下，增益介質能夠實現光子的放大。如傳(chuan) 統的半導體(ti) 激光器相比，該新型激光器能夠在常見的紅外通信波 段實現室溫下100倍的激光放大和輸出。研究人員補充說，該技術可以被修改以感知產(chan) 生的激光，這就意味著將來有可能在同一CMOS芯片上實現光子發射器和 光子接收器的共存。

圖：激光器結構示意圖

像通常的做法一樣，該概念驗證芯片利用非常低功耗的常規激光器來泵浦MoTe2 CMOS激光器。Ning補充道：“現在我們(men) 利用633納米波長的連續波氦氖激光實現對激光器的泵浦，實際上，該激光器的閾值遠遠低於(yu) 紅光激光器的閾值。”

▍下一步工作
研究團隊的下一步工作就是啟動並調製該片上激光器。Ning表示，設計高效的電流注入方案是電注入激光器成功示範的關(guan) 鍵，我們(men) 目前還處於(yu) 設計和測試的階段。