On-chip light detection using integrated microdisk laser and photodetector bonded onto Si board

Abstract

Characteristics of a compact III–V optocoupler heterogeneously integrated on a silicon substrate and formed by a 31 µm in diameter microdisk (MD) laser with a closely-spaced 50 µm × 200 µm waveguide photodetector are presented. Both optoelectronic devices were fabricated from the epitaxial heterostroctructures with InGaAs/GaAs quantum well-dot layers. The measured dark current density of the photodetector was as low as 2.1 µA cm−2. The maximum link efficiency determined as the ratio of the photodiode photocurrent increment to the increment of the microlaser bias current was 1%–1.4%. The developed heterogeneous integration of III–V devices to silicon boards by Au-Au thermocompression bonding is useful for avoiding the difficulties associated with III–V epitaxial growth on Si and facilitates integration of several devices with different active layers and waveguides. The application of MD lasers with their lateral light output is promising for simplifying requirements for optical loss at III–V/Si interface.

Experimental considerations for integration method of Si thin-film microchips for fluidic self-assembly

“…It can result in longer battery life and reduced energy costs. Integrating very small-scale semiconductor chips thus opens up possibilities for high-performance, compact, and energy-efficient electronic and photonic devices across various industries, such as ultrahigh-speed nanoelectronic computing systems, 8) photodetector arrays, 9) optical waveguides, 10) photonic ICs, [11][12][13] and biosensing. 14,15) However, the conventional pick-and-place integration method inevitably suffers from the limitations regarding the required factors.…”

Исследование p-i-n-фотодетектора с поглощающей средой на основе InGaAs/GaAs квантовых яма-точек

“…Насыщенное модовое поглощение при латеральном распространении света было оценено равным 69 см −1 на один слой КЯТ [9]. В работе [10] была показана возможность эффективного детектирования с помощью волноводных фотодетекторов на основе InGaAs/GaAs КЯТ излучения дисковых микролазеров с латеральным выводом света, работающих в непрерывном режиме. В данной работе выполнено исследование спектров фототока в широком диапазоне длин волн, а также высокочастотного отклика фотодетекторов, реализованных в виде полоска шириной 50 мкм и различной длиной при засветке с помощью внешнего быстродействующего вертикальноизлучающего лазера (ВИЛ) с длиной волны излучения 905 нм.…”

Модель Быстродействия Волноводного Фотодиода С Квантовыми Точками

“…В последние годы большое внимание уделяется разработке фотодиодов (ФД), светопоглощающая область которых представляет собой массив квантовых точек (КТ). Это обусловлено возможностью расширения спектрального диапазона чувствительности за счет применения КТ по сравнению с ФД на основе объемных материалов, а также успехами лазеров на основе КТ, которые совместно с ФД с той же активной областью могут формировать оптопару с согласованной рабочей длиной волны [1,2]. Еще одним достоинством ФД на основе КТ являются чрезвычайно низкие (уровня мкА/см 2 ) [3-6] темновые токи.…”