香港科技大学的研究人员近日成功开发了一项创新的集成技术，可高效集成III-V族化合物半导体器件和硅。这一突破性技术为实现低成本、大容量、高速度和高吞吐量的光子集成铺平了道路，彻底改变了数据通信的面貌。
传统的集成电路或微芯片主要依赖于电子技术，而光子集成电路则采用光子或光粒子，结合了光和电子技术，极大地加速了数据传输速度。硅光子学，作为这一领域的前沿，以其高速、低成本连接的优势，在数据通信中发挥着关键作用。
尽管硅在处理无源光学功能方面表现出色，但在有源任务中遇到了一些困难，例如产生光或检测光，这两者都是数据生成和读出的关键组件。为了克服这些问题，III-V族半导体需要被高效地集成到硅衬底上，以实现完整的功能和更高的效率。
该研究团队成功开发了一项被称为横向长宽比捕获的技术，这是一种新型的选择性直接外延方法。该方法能够在横向方向上选择性地生长绝缘体上硅上的III-V族材料，而无需厚缓冲区。
这项技术的创新之处在于解决了III-V族器件和硅之间的不匹配问题。通过实现III-V族器件的卓越性能，使得III-V族与硅的耦合变得更为简单高效。
在过去的几十年里，随着大数据、云应用和传感器等新兴技术的崛起，数据流量呈指数级增长。传统的微电子学在使电子设备更小、更快方面取得了巨大成功，但是数据流量的急剧增长已经将传统电子设备推向了极限。
2016年标志着Zettabyte时代的开始，数据生成、处理、传输、存储和读出的需求急剧增加。这种激增给速度、带宽、成本和功耗等方面带来了关键挑战。在这一背景下，光子集成，特别是硅光子学应运而生。
该团队计划在接下来的步骤中证明III-V激光器与硅波导集成的可行性，包括低阈值、高输出功率、长寿命以及在高温下的工作能力。
研究人员认为，尽管在将这项技术应用于实际生活之前，仍需解决一些关键的科学挑战，但这一技术突破将为新一代通信以及超级计算机、人工智能、生物医学、汽车应用以及神经和量子网络等新兴领域的发展带来巨大机遇。
这项研究最近发表在【激光与光子学评论】杂志上，标志着光子技术领域的一次重要进展。
