中科院分享12英寸硅衬底的最新研究成果

在近期举办的第九届国际第三代半导体论坛（IFWS）&第二十届中国国际半导体照明论坛（SSLCHINA）中，中国科学院半导体所副研究员伍绍腾向与会者介绍了一项引人注目的成果：“基于12英寸硅衬底的红外锗锡LED发光器件研究”。

在过去二十年，硅光子学领域蓬勃发展，但片上集成的CMOS兼容光源一直是一个挑战。伍绍腾副研究员的研究突破了这一难题，利用商业通用的RPCVD在12英寸硅衬底上成功外延了低位错Ge/GeSn LED外延薄膜。通过>8%的Sn掺杂，锗被改性成为直接带隙半导体，实现了高效发光。该LED器件的发光强度是传统锗材料的28倍，展现了大尺寸、低成本硅基光源的可行性。

研究还详细介绍了6-8英寸GeOI平台锗LED器件、12英寸硅平台的GeSn LED器件以及8英寸GeOI平台的GeSn垂直腔面光源器件等研究进展。其中，对6-8英寸GeOI平台锗LED器件的研究，成功制备了高质量的6-8英寸完整GeOI晶圆。在张应变锗器件方面，采用两种兼容PIN结的外力施加应变方法，将在探测器领域带来2-3倍的提升。

在12英寸平台的GeSn LED器件方面，通过CVD外延法实现了高质量的6英寸GeSn生长突破，与美国应用材料公司的合作更是实现了12英寸硅衬底Ge/GeSn MQW单晶薄膜的生长。至于8英寸GeOI平台的GeSn垂直腔面光源器件，成功设计并制备了绝缘层平台的GeSn垂直腔面发光器件，实现了2微米波段的8倍增强的谐振峰。未来，该技术有望在硅基GeSn电注入激光器领域取得更多突破。这一研究为硅光产业的发展注入新动力，市场规模有望在未来数年内迅速增长，为产业带来数百亿美元的规模。