Germanium-Laser für die Silizium-Photonik

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Kittler; Dr.-Ing. Michael Oehme
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 236367859

In den letzten Jahren entwickelte sich durch die immer komplexere Möglichkeit der Integration optischer Funktionen auf Silizium das Teilgebiet der Silizium-basierten Photonik rasant. Die integrierbare Lichtquelle stellt derzeit die größten wissenschaftlichen Herausforderungen dar. Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, einen elektrisch gepumpten Ge-Laser zu demonstrieren, der den direkten Übergang nutzt. Dabei muss dieser Ge-Laser so ausgelegt sein, dass er auf Si integrierbar ist. Nur so kann er als On-Chip-Lichtemitter für eine in CMOS integrierte Photonik Einsatz finden. Ziele des Forschungsprojektes sind:1.) Vertiefung des physikalischen Verständnisses der Anregung der direkten Ge-Lumineszenz. Diese Arbeiten bilden die Grundlage zur Optimierung des Laseraufbaus. Dabei sollen im Detail die Rolle der Kristalldefekte (Versetzungen), der mechanischen Verspannung und der Dotierstoffkonzentration in Ge-Schichten auf Si sowie in Ge-Bulkmaterial als Referenz untersucht werden.2.) Untersuchung und Optimierung der aktiven Si/Ge Heterostruktur für die maximale Lichtemission aus vertikalen und lateralen LEDs. Dazu werden die Heterostrukturen mit dem Verfahren der MBE auf virtuellem Substrat, die eine definierte Einstellung der elastischen Verspannung erlauben, realisiert.3.) Realisierung und Aufbau eines auf Si integrierten Ge-Lasers, dazu werden die Si/Ge Heterostrukturen mit lateralen bzw. vertikalen Resonatorstrukturen realisiert um stimulierte Emission zu verwirklichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen