[发明专利]张应变半导体光子发射和检测装置和集成的光子学系统

权利要求书

1.一种光学元件，包括第一半导体材料区域，所述第一半导体材料区域与和所述第一半导体材料区域在一公共平面内的单一拉伸应力源区域接触并且被所述单一拉伸应力源区域包围，所述单一拉伸应力源区域在所述平面中在所述第一半导体材料区域的至少一部分内诱导双轴张应变，所述双轴张应变导致所述第四族半导体材料区域的该部分中的最小带隙是直接带隙，其中，在没有所述拉伸应力源区域的情况下，所述第四族半导体材料区域的该部分中的所述最小带隙是间接带隙。

2.如权利要求1所述的光学元件，其中，所述第一半导体材料区域包括第四族半导体。

3.如权利要求2所述的光学元件，其中，所述第四族半导体包括锗。

4.如权利要求3所述的光学元件，其中，一结被定位在所述第四族半导体的该部分附近，所述结具有第一多数载流子型的第一侧和第二多数载流子型的第二侧，并且所述光学元件还包括分别耦合到所述结的第一侧和所述结的第二侧的第一和第二触头。

5.如权利要求3所述的光学元件，其中，所述拉伸应力源区域包括外延生长硅锗。

6.如权利要求3所述的光学元件，其中，所述拉伸应力源区域包括氮化硅。

7.一种光学系统，包括被包含在至少一个第四族半导体材料区域内的光放大元件，所述第四族半导体区域包括间接带隙半导体并且所述第四族半导体区域与单一拉伸应力源区域接触并且被所述单一拉伸应力源区域包围，所述单一拉伸应力源区域在所述第四族半导体材料区域的至少一部分内诱导双轴张应变，所述双轴张应变导致所述第四族半导体材料区域的该部分中的最小带隙是直接带隙，其中，在没有所述拉伸应力源区域的情况下，所述第四族半导体材料区域的该部分中的所述最小带隙是间接带隙；并且其中，包括所述光放大元件的所述第四族半导体材料区域的该部分被定位于由波导限定的光学路径中，所述光学路径被设置为使得光被光学耦合在所述光放大元件和所述波导之间。

8.如权利要求7所述的光学系统，其中，所述第四族半导体材料区域和所述波导由同一第四族半导体构成。

9.如权利要求8所述的光学系统，其中，所述第四族半导体包括锗。

10.如权利要求7所述的光学系统，其中，所述拉伸应力源区域包括硅锗。

11.如权利要求7所述的光学系统，其中，所述单一拉伸应力源区域与所述第四族半导体材料区域位于公共平面内，并且所述单一拉伸应力源区域在包含所述光放大元件的所述平面中在所述第四族半导体材料区域的至少一部分内诱导双轴张应变。

12.如权利要求11所述的光学系统，其中，所述拉伸应力源区域包括硅锗。

13.如权利要求7所述的光学系统，其中，所述光学路径包括限定出激光器腔的第一镜和第二镜。

14.如权利要求13所述的光学系统，其中，所述第一镜和第二镜是分布式布拉格反射器，并且其中所述激光器腔引入了所述至少一个第四族半导体区域。

15.如权利要求14所述的光学系统，其中，所述激光器腔被至少部分地设置于所述波导内。

16.如权利要求7所述的光学系统，其中，所述波导包括硅、氧化硅或氮化硅之一。

17.一种光学系统，包括：

多个光学元件，每一个光学元件包括第四族半导体材料区域，所述第四族半导体材料区域与和所述第四族半导体材料区域在公共平面内的单一拉伸应力源区域接触并且被所述单一拉伸应力源区域包围，所述单一拉伸应力源区域在所述平面中在所述第四族半导体材料区域的至少一部分内诱导双轴张应变，所述双轴张应变导致所述第四族半导体材料区域的该部分中的最小带隙是直接带隙，其中，在没有所述拉伸应力源区域的情况下，所述第四族半导体材料区域的该部分中的所述最小带隙是间接带隙；和

被光学耦合到所述多个光学元件的激光器腔。

18.如权利要求17所述的光学系统，其中，所述激光器腔通过形成于所述激光器的端面上的第一镜和第二镜限定。

19.如权利要求17所述的光学系统，其中，所述激光器腔通过第一分布式布拉格反射器和第二分布式布拉格反射器限定。