Description du projet
Une approche innovante de l’intégration ouvre la voie aux futures plates-formes optoélectroniques
Le nitrure de silicium (Si3N4) est un candidat prometteur pour les applications optoélectroniques. Après la photonique au silicium et le phosphure d’indium, les circuits intégrés photoniques Si3N4 présentent une large couverture spectrale et de faibles pertes de propagation. Cependant, le Si3N4 lui-même n’a pas d’effet actif (en dehors de l’ajustement thermique, «thermal tuning»), et la fonctionnalité active peut être démontrée en intégrant soit des composants actifs, soit des matériaux actifs. L’intégration sur puce de semi-conducteurs III-V et II-VI sur Si3N4 reste compliquée et coûteuse. Le projet MatEl, financé par l’UE, introduit un nouveau système d’intégration sur puce permettant un alignement et un collage précis et rapide de tout type de boîtier de puce sur du Si3N4. MatEl combinera le transfert laser et le brasage laser pour faire la démonstration de plateformes hybrides, qui seront améliorées par l’intégration monolithique de matériaux avancés – graphène et PZT de haute qualité.
Objectif
Europe’s leading position in photonics and electronics can only be secured by adapting to the next generation of optoelectronic devices requirements: high performance, multi-functionality and cost efficiency in miniaturized footprint. These can only be achieved if novel schemes for on-chip integration emerge. Among the established platforms for optoelectronic integrated circuits (OEICs), silicon nitride as a wide-band and low-loss material stands outs. However, Si3N4 itself has no active effect and the heterogeneous integration of active III-V and II-VI semiconductor chips is currently very complicated and costly. MatEl offers a unique solution to this challenge and promises to enable a novel on-chip integration scheme: Laser Digital Processing - Laser Transfer and Laser Soldering - will be employed for the accurate and fast alignment and bonding of any type of chip package (OEIC) on Si3N4. The hybrid platform will be enhanced bythe monolithic integration of advanced materials (graphene and high-quality PZT), which will enable multiple functionalities in miniaturized footprint. MatEl will thus demonstrate two next-gen optoelectronic devices at TRL5:
1) 2D light source for AR displays with integrated RGB lasers and OEIC-based demultiplexers.
2) Bio-photonic sensor for antibodies detection with on-chip VCSEL at 850 nm featuring graphene photodetectors.
Overall, MatEl ’s hybrid platform will combine the wide bandwidth and high confinement provided by Si3N4 with the active functionality of III-V and II-VI lasers, supporting a broad spectrum of next-gen applications, extending far beyond these demo applications. Hence, MatEl will reinforce the existing collaborations within the consortium and introduce new eco-systems, estimated to strengthen the EU photonics and microelectronics industrial capability by generating multi M€ turnovers to the involved SMEs and more than 200 new employment positions by the end of its timeframe.
Champ scientifique
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicsoptoelectronics
- engineering and technologyenvironmental biotechnologybiosensing
- engineering and technologynanotechnologynano-materialstwo-dimensional nanostructuresgraphene
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringsensorsoptical sensors
- natural sciencesphysical sciencesopticslaser physics
Mots‑clés
Programme(s)
Régime de financement
HORIZON-RIA - HORIZON Research and Innovation ActionsCoordinateur
157 80 ATHINA
Grèce