Skip to main content
European Commission logo print header

Low power consumption silicon optoelectronics based on strain and refractive index engineering

Descripción del proyecto

Ingeniería de deformación y de índices de refracción: avances pioneros para la optoelectrónica del silicio

Los objetivos clave de las futuras redes de telecomunicaciones son aumentar drásticamente el ancho de banda para dar cabida a cargas de datos cada vez mayores y reducir significativamente la energía necesaria para la transferencia de datos. La fotónica del silicio se ha convertido rápidamente en la técnica más prometedora, ya que utiliza silicio maduro como plataforma de integración para los circuitos integrados fotónicos. A pesar de los enormes progresos, sigue habiendo muchos desafíos para lograr los avances necesarios. El equipo del proyecto POPSTAR, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, pretende superarlos con una nueva clase de dispositivo optoelectrónico de silicio basado en efectos ópticos no lineales mediante la explotación de la ingeniería de deformación y la ingeniería del índice de refracción. Las deformaciones tridimensionales en nanoestructuras fotónicas de silicio de sublongitud de onda conducirán a avances pioneros en las no linealidades de segundo orden de alta eficiencia y en los cambios de energía de la banda prohibida.

Objetivo

The POPSTAR project aims at building a new class of silicon optoelectronic devices based on nonlinear optical effects for the development of high speed multiple wavelength photonic circuits in the near-IR wavelength range for data communication applications including optical interconnects and high performance computing systems. Three major cornerstones will be developed: (i) a 40Gbit/s optical modulators based on Pockels effect with energy consumption and swing voltage lower than 1fJ/bit and 1V, respectively, (ii) a high responsivity, low dark-current, low bias voltage and high bandwidth (40Gbit/s) Si photodetector based on two-photon-absorption and (iii) a low threshold (<10dBm) tunable optical parametric oscillator source based on frequency comb generation.
The ground-breaking concept of the project is to generate 3D strains in sub-wavelength silicon photonic nano-structures leading to significant breakthroughs in second-order nonlinearities efficiency (Pockels effect) and in the band-gap energy changes in order to increase or decrease two photon absorption process in silicon. The new approach developed here is to combine (i) strain engineering generated by functional oxide materials including YSZ, SrTiO3, SrHfO3 which exhibit more appropriate strain-induced characteristics in silicon than the use of silicon nitride and (ii) refractive index engineering using sub-wavelength silicon nanostructures. Generation of tunable strains in silicon with an active control using piezoelectric materials including PZT will be also develop to control the light dispersion.
Each of the three optoelectronic silicon building blocks would be world’s first demonstration according to the target performances and the used effects. Indeed, the performance targets cannot be achieved with the current state of scientific and technological backgrounds.
Finally, the project will open new horizons in the field of strained sub-wavelength silicon photonics in the near-IR wavelength range.

Régimen de financiación

ERC-COG - Consolidator Grant

Institución de acogida

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Aportación neta de la UEn
€ 1 999 300,00
Dirección
RUE MICHEL ANGE 3
75794 Paris
Francia

Ver en el mapa

Región
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Tipo de actividad
Research Organisations
Enlaces
Coste total
€ 1 999 300,00

Beneficiarios (1)