集成电路行业一直在摩尔定律的驱动下，以实现更快的运行速度、更少的功耗和更低的成本为发展目标。然而，随着“后摩尔时代”的到来，金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）技术节点正在向纳米级逐步缩小，器件的特征尺寸已经触及到物理规律的极限。

硅基光子集成器件以其集成度高、尺寸小、与微电子工艺相兼容等优势，可实现微纳光电子器件混合集成，集光子学和电子学优势于一身，被广泛关注和研究。截至目前，不同功能的硅基光子器件已被广泛应用在数据中心、通信、传感、高性能计算以及人工智能等领域。其中，光子晶体纳米束微腔由于其超紧凑尺寸，易与光波导高度集成以及CMOS工艺兼容性高等优势，被认为是可实现高密度片上集成器件的理想平台。

鉴于此，北京邮电大学杨大全副教授课题组和北京大学肖云峰教授对基于光子晶体纳米束微腔的硅基片上集成器件的发展历程进行了回顾，并充分综述了该领域的最新研究进展和未来展望。文章首先介绍了光子晶体纳米束微腔应用于激光器、调制器、开关滤波和无标记传感器等片上集成器件的研究思路、最新成果和发展趋势。详细分析了基于不同结构和材料的光子晶体纳米束微腔器件的性能指标和集成优势。最后，总结了通过混合集成新型功能材料，例如二维材料、电光聚合物等，进一步提升光子晶体纳米束微腔器件的性能指标和片上集成的最新研究进展，并展望其未来的研究应用与发展方向。

Photoic crystal nanobeam cavity devices for on-chip integrated silicon photonics

Daquan Yang, Xiao Liu, Xiaogang Li, Bing Duan, Aiqiang Wang, Yunfeng Xiao

J. Semicond. 2021, 42(2): 023103

doi: 10.1088/1674-4926/42/2/023103

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