微转印技术首次实现蓝光激光器与氮化硅光子芯片集成
微转印技术首次实现蓝光激光器与氮化硅光子芯片集成
（映维网Nweon 2026年09月21日）一支研究团队首次利用微转印技术将蓝光InGaN激光器集成到氮化硅光子集成电路上，并在455纳米波长实现了脉冲激射。
可见光集成光子学在增强现实和虚拟现实等领域具有重要应用前景。氮化硅平台因其超宽带隙、CMOS兼容性和低传播损耗，是可见光波段理想的无源光子集成平台。然而，氮化硅本身不发光，需要集成高性能光源。氮化镓材料是蓝光激光器的核心，但将其集成到氮化硅上一直面临挑战。传统的晶圆键合和倒装芯片键合各有局限，而微转印技术则提供了一种材料高效、可并行集成的替代方案。不过，由于氮化镓化学惰性强，器件释放通常依赖电化学蚀刻，容易损伤材料。
在这项研究中，团队采用重锗掺杂的n型InGaN作为牺牲释放层，结合优化的电化学蚀刻条件，从体GaN衬底上成功释放出表面光滑的薄膜激光器。随后，他们将这些激光器微转印到氮化硅平台上，并采用对接耦合架构。为了优化光耦合，研究人员设计了多尖端叉形氮化硅边缘耦合器，模拟显示在455纳米波长下耦合效率超过85%，同时保持对制造误差的容忍度。
集成后的器件表现出良好的电学特性，电流密度超过20 kA/cm²。在直流或高占空比激发下，器件仅表现为自发发射；当采用低占空比脉冲模式（0.1%占空比）时，在455纳米处实现了激射，阈值电流为450毫安，片上峰值功率约1.8毫瓦。另外，研究还展示了488纳米附近的波导耦合自发发射。不过，连续波操作尚未实现，主要障碍是热管理：较高的阈值电流和串联电阻导致显著发热，使器件无法在连续波下达到激射条件。激光腔面也可能受到释放工艺的影响。
相关论文：Micro-transfer Printed Blue InGaN Lasers on Silicon Nitride Photonic Integrated Circuits
研究人员表示，这是首次在氮化硅平台上实现微转印蓝光激光器。未来通过优化热管理、增加腔面涂层、改进耦合器设计，有望实现连续波操作和更高输出功率。
这项技术为可见光集成光子学提供了新的集成路径，可能推动增强现实和虚拟现实等应用的发展。
