香港科技大學的研究人員近日成功開發了一項創新的整合技術，可高效整合III-V族化合物半導體器件和矽。這一突破性技術為實作低成本、大容量、高速度和高吞吐量的光子整合鋪平了道路，徹底改變了資料通訊的面貌。
傳統的積體電路或微芯片主要依賴於電子技術，而光子積體電路則采用光子或光粒子，結合了光和電子技術，極大地加速了數據傳輸速度。矽光子學，作為這一領域的前沿，以其高速、低成本連線的優勢，在資料通訊中發揮著關鍵作用。
盡管矽在處理無源光學功能方面表現出色，但在有源任務中遇到了一些困難，例如產生光或檢測光，這兩者都是數據生成和讀出的關鍵元件。為了克服這些問題，III-V族半導體需要被高效地整合到矽襯底上，以實作完整的功能和更高的效率。
該研究團隊成功開發了一項被稱為橫向長寬比捕獲的技術，這是一種新型的選擇性直接外延方法。該方法能夠在橫向方向上選擇性地生長絕緣體上矽上的III-V族材料，而無需厚緩沖區。
這項技術的創新之處在於解決了III-V族器件和矽之間的不匹配問題。透過實作III-V族器件的卓越效能，使得III-V族與矽的耦合變得更為簡單高效。
在過去的幾十年裏，隨著大數據、雲套用和傳感器等新興技術的崛起，數據流量呈指數級增長。傳統的微電子學在使電子裝置更小、更快方面取得了巨大成功，但是數據流量的急劇增長已經將傳統電子裝置推向了極限。
2016年標誌著Zettabyte時代的開始，數據生成、處理、傳輸、儲存和讀出的需求急劇增加。這種激增給速度、頻寬、成本和功耗等方面帶來了關鍵挑戰。在這一背景下，光子整合，特別是矽光子學應運而生。
該團隊計劃在接下來的步驟中證明III-V雷射器與矽導波整合的可行性，包括低閾值、高輸出功率、長壽命以及在高溫下的工作能力。
研究人員認為，盡管在將這項技術套用於實際生活之前，仍需解決一些關鍵的科學挑戰，但這一技術突破將為新一代通訊以及超級電腦、人工智慧、生物醫學、汽車套用以及神經和量子網路等新興領域的發展帶來巨大機遇。
這項研究最近發表在【雷射與光子學評論】雜誌上，標誌著光子技術領域的一次重要進展。
