白天為 龔文曄

摘 ?要：納米光電子技術(shù)是一門新興科技，近年來隨著其發(fā)展及研究受到越來越多學(xué)者和專家的關(guān)注，該技術(shù)的應(yīng)用更是成為現(xiàn)代人們關(guān)注的熱點。文章主要針對納米光電子器件展開分析，并對其未來發(fā)展方向進行了闡述。

關(guān)鍵詞：納米光電子器件;發(fā)展進展;發(fā)展趨勢

隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，該行業(yè)對于集成電路器件的性能要求越來越嚴格，這使得工程師們不斷探索現(xiàn)有電路器件集成度極限的方法。隨著亞微米、深亞微米以及微電子機械系統(tǒng)（MEMS）的不斷發(fā)展，納米電子學(xué)以及納米光電子學(xué)隨之發(fā)展起來，并且納米量子器件作為其產(chǎn)物繼承了此類技術(shù)的優(yōu)勢。納米量子器件能夠根據(jù)其特征分為納米電子器件以及納米電子光器件。納米電子器件由共振隧穿器件、量子點器件以及單電子器件等部件組成;而納米光電子器件主要是由基于應(yīng)變自組裝的納米激光器、量子點紅外光電探測器等部件組成。

1 納米光電子器件的進展

在現(xiàn)階段中已經(jīng)研制出并在實際生產(chǎn)中能夠使用的納米光電子器件有：納米激光器、量子點紅外光電探測器、InGaAs/GaAs多量子限自電光效應(yīng)器件、垂直腔面發(fā)射激光器、聚光物發(fā)光二極管等器件。

1.1 納米導(dǎo)線激光器

納米導(dǎo)線激光器能夠發(fā)射出世界最小的激光，其直徑小于人體毛發(fā)的千分之一。該激光器除了能夠發(fā)射紫外激光，還能夠發(fā)射藍色-深紫外的激光。研究人員發(fā)現(xiàn)，在純氧化鋅晶體中運用取向附生技術(shù)能夠制造出此類激光器。納米導(dǎo)線激光器在制造過程中首先需要制造納米導(dǎo)線，也就是在純氧化鋅的表層上制造一條直徑為20nm～150nm且長度為10000nm的導(dǎo)線，其次，當研究人員在溫室中使用一種激光照射在純氧化鋅表層上的導(dǎo)線中時，純氧化鋅晶體被激活，其會發(fā)射一種波長僅為17nm的激光。納米導(dǎo)線激光器能夠被應(yīng)用于鑒別化學(xué)物質(zhì)等工作中，并且能夠促使磁盤的存儲空間增長。

1.2 紫外納米激光器

紫外納米激光器能夠發(fā)射直徑小于0.3nm，波長為385nm的激光，并且該激光器件具有制作簡單、亮度高、體積小、性能好的優(yōu)勢，能夠在高密度納米線陣列的制作中起到較好的效果，因此，紫外納米激光器被應(yīng)用于現(xiàn)代許的GaAs器件無法設(shè)計的領(lǐng)域。該激光器主要是應(yīng)用了催化外延晶體生長的氣相輸運法合成的原理：（1）將藍寶石底部貼上一層1nm～3.5nm厚的金膜;（2）將貼膜后的藍寶石放置在氧化鋁上，并將底部與材料放置氨氣中加熱至880℃～905℃，就能夠生產(chǎn)Zn蒸汽;（3）將Zn蒸汽與藍寶石底部相連，于2～10min中藍寶石底部會生成截面積為六邊形2～10um的納米線。相關(guān)文獻表示，ZnO納米線能夠生成天然的激光腔，其能夠發(fā)射直徑為20nm～150nm的激光，并且大部分激光的直徑在70nm～100nm左右。ZnO納米線在發(fā)生光譜期間，其激光的功率會隨著泵浦功率的增大而增大，當泵浦功率超過ZnO納米線的最大閥值時，放射激光會達到峰值[1]。這種現(xiàn)象使得研究人員發(fā)現(xiàn)了：當ZnO納米線受激發(fā)射激光時，能夠?qū)⑵渥鳛橐环N天然的諧振腔，并且通過調(diào)整能夠成為比較理想的微型激光光源。該激光器能夠在光計算、信息儲存以及納米分析儀等方面起到較好的應(yīng)用效果。

1.3 量子阱激光器

自從半導(dǎo)體片的線路寬度由蝕刻影響，其寬度能夠降到100nm以下，并且僅有少數(shù)電子能夠在電路移動，電路移動電子數(shù)量的變化都會為電路造成嚴重的影響，為了有效降低這種影響，量子阱激光器就孕育而生了。在量子力學(xué)的理論中，量子阱是指將能夠約束電子運動并使其量子化的勢場。量子阱激光器就是運用該原理將量子約束于半導(dǎo)體激光器的有源層中，并使其量子化，從而產(chǎn)生量子能級，也就促使能級之間的電子運動能夠被約束和限制。現(xiàn)階段所研發(fā)出的量子阱激光器有兩種不同的類型，一種是量子線激光器，另一種是量子點激光器。

量子線激光器能夠通過提高音頻、視頻、Internet以及其他使用光纖網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的信息傳達速度，其能夠使計算器的反應(yīng)速度以及通信設(shè)備的信息傳遞速度更加迅速。量子點激光器能夠控制小電子群的運動，使其不產(chǎn)生量子效應(yīng)，但是由于其具有一定的難度，導(dǎo)致現(xiàn)階段的量子點激光器的研究受到了一定的影響，其影響因素來自許多方面，其中包括溫度、技術(shù)等方面的影響。

1.4 微腔激光器

微腔激光器是現(xiàn)代半導(dǎo)體研究領(lǐng)域中比較熱門的一種激光器件，其主要是應(yīng)用了現(xiàn)代超精細加工技術(shù)以及超薄材料加工技術(shù)，能夠提高計算機磁盤的集成度并且能夠降低磁盤運轉(zhuǎn)時的噪音，并且其在降低磁盤功率方面的特征最為顯著，有文獻指出，50萬個激光器同時運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的功率僅有2.5W。微腔激光器中應(yīng)用比較廣泛的是微碟激光器，其如名字一般，是一種形狀如碟形的激光器件[2]，其內(nèi)部使用的蝕刻工藝使得其直徑非常小，并且厚度較薄，圓碟周圍無任何部件，并且僅由一個微小底部進行支撐。半導(dǎo)體與空氣的折射率存在較大的差異，因此，微碟內(nèi)部產(chǎn)生的光會發(fā)生折射現(xiàn)象，直到折射廣播累積了一定量的能量后即可沿著其邊緣進行折射，該激光器的效率較高，并且耗能低，在運作時僅需耗費100uA的電路。

2 納米光電子器件的發(fā)展趨勢

微電子器件是現(xiàn)代計算機技術(shù)以及信息技術(shù)的重要組成部分，其發(fā)展產(chǎn)物為納米電子器件。光電子器件是組成現(xiàn)代通訊技術(shù)、計算機技術(shù)以及集成像顯示的重要部件，其進步產(chǎn)物為納米光電子器件、納米光電集成電路等器件。納米量級的集成器件突破了傳統(tǒng)電子量學(xué)的限制，電子的運動以及量子效應(yīng)，在此部件中得到了充分的應(yīng)用，傳統(tǒng)的微電子技術(shù)已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展的需求[3]，為了適應(yīng)現(xiàn)代社會的發(fā)展，業(yè)界和學(xué)者已經(jīng)將發(fā)展方向瞄準了納米電子器件以及納米光電子器件的研究與應(yīng)用中，因此，其擁有廣闊的發(fā)展前景。

納米光電子器件的發(fā)展方向主要有兩方面：以Si和GaAs為主的固體電子器件的尺寸越來越小;而有機高分子和生物學(xué)材料組成器件的尺寸愈來愈大，其能夠促進現(xiàn)代新型納米器件的不斷發(fā)展。

3 結(jié)束語

納米電子器件以及納米光電子器件是現(xiàn)代信息技術(shù)以及納米技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，其制造水平以及應(yīng)用趨勢更是我國社會進入現(xiàn)代化的重要標志，現(xiàn)代納米技術(shù)發(fā)展要立足于我國的國情，堅持實事求是的原則，不斷研究、創(chuàng)新和開發(fā)納米電子技術(shù)以及納米光電子技術(shù)。

參考文獻

[1]王戰(zhàn)，劉慶綱，匡登峰，等.用于納米光電子器件加工的納米金屬膜的制作[J].儀器儀表學(xué)報，2013，24（11）：563-565.

[2]李琳，于鳳梅.納米光電子器件在照明、顯示技術(shù)中的發(fā)展和應(yīng)用[J].廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，2013，15（10）：94-98.

[3]程開富.納米光電子器件的最新進展及發(fā)展趨勢[J].電子與封裝，2015，5（9）：1-3.