[00105540]硅基Ⅲ-Ⅴ族自卷曲微米管的可控制备及单片集成硅基光源的研究

　　该项目为国家自然科学基金资助面上项目（项目批准号：61474008）。

　　该项目围绕 III-V 族材料系自卷曲微米管及相应的新颖器件进行研究探索，主要研究成果如下：

　　1. 掌握了自组织量子点的 MOCVD 核心生长工艺和完整的器件流片工艺，制备出了室温连续运转的 GaAs 基 InAs 量子点激光器。

　　2. 结合"三步法"与热循环退火，将 Si 基异变 GaAs 的位错密度降至(10^6)/cm^3 量级， 提升了 GaAs/Si 异变外延质量。

　　3. 基于低位错密度、低表面粗糙度的 GaAs/Si 异变外延，成功制备出了具有优良光学特性的 Si 基 InGaAs/GaAs 微米管及其阵列、Si 基多层 InAs 量子点有源区，为后续研制 Si 基室温连续运转量子点激光器、Si 基量子点微米管微腔激光器夯实了外延基础。

　　4. 结合"自下而上"的外延生长和"自上而下"的传统光刻腐蚀技术，实现了 III-V 族半导体应变薄膜自卷曲过程的有效控制，制备出了管壁内嵌单量子阱、单层和双层 InAs 量子点的 InGaAs/GaAs 微米管，并借助衬底到衬底转移技术将 GaAs 基微米管转移至 Si 基SiOx 衬底，获得了量子点微米管光学微腔。

　　5. 在量子点微米管结构中引入了 AlGaAs 上下限制层对载流子进行有效限制，辅助微米管与衬底悬空，进而在室温下获得了 GaAs 基量子点微米管光学微腔，完成了基于环境折射率变化的液体传感验证；利用镀金抬高方法进一步增加了微米管与衬底之间的悬空距离，制备出了阈值功率低至微瓦量级的室温连续运转 GaAs 基量子点微米管光泵激光器。

　　6. 实现了 III-V 族自卷曲微米管与 CVD 石墨烯、纳米金颗粒等功能材料的有机融合， 拓展了微纳自卷曲技术的应用领域。

　　该项目取得的研究成果对研制基于自卷曲技术的 III-V 族半导体微纳光子器件（特别是微腔激光器），以及借助自卷曲微米管推动微纳光子集成、微纳光子互连等都具有非常重要的意义。