Mit dem stetigen Wachstum des globalen Datenverkehrs sind siliziumbasierte photonische integrierte Schaltkreise zu einem vielversprechenden Forschungsgebiet im Bereich der Hochleistungs-Optikkommunikation auf und zwischen Chips geworden. Allerdings sind aufgrund der äußerst niedrigen Lichtemissionseffizienz von intrinsischem Silizium Lichtquellen auf Siliziumsubstraten die herausforderndsten Bauelemente in photonischen integrierten Schaltkreisen. Um das Fehlen nativer Lichtquellen zu beheben, wurden III-V-Halbleiterlaser, die auf Silizium integriert sind, intensiv erforscht und bieten überlegene optische und elektrische Eigenschaften. Hervorzuheben ist, dass die Verwendung von Quantenpunkten als Verstärkermedium in III-V-Lasern großes Interesse geweckt hat, da sie zahlreiche Vorteile bieten, wie hohe Toleranz gegenüber Kristalldefekten, geringe Temperaturempfindlichkeit, niedrige Schwellstromdichte und geringe Reflektionssensitivität. Das Verstärkungsgebiet mit Quantenpunkten weist im Vergleich zu Quantenmulden viele Verbesserungen in der Photonik-Integration auf. Die Verstärkungsbandbreite kann je nach Bedarf entworfen und optimiert werden, wobei eine Lasergeneration über das gesamte nahe Infrarotspektrum erreicht wird. Die energetische Trennung der Quantenzustände von den umgebenden Materialien verleiht ihnen ausgezeichnete Hochtemperatureigenschaften und eine Verstärkungsrückgewinnung im Subpikosekunden-Zeitrahmen. Dieser Artikel bietet einen Überblick über die neuesten Forschungsfortschritte bei siliziumbasierten III-V-Halbleiter-Quantenpunktlasern aus verschiedenen Blickwinkeln: Quantenpunktmaterialien und Quantenpunktlaser, Waferbonding-Technologien, Flip-Chip-Bonding-Technologie und Direkt-Epitaxiewachstumstechnologie sowie deren zukünftige Perspektiven und Herausforderungen.

Siliziumphotonik;On-Chip-Quantenpunktlaser;Photonische Integration