在过去的几十年中，低成本且与 CMOS 兼容的基于硅的光子技术取得了重大进展，特别是在数据通信应用和高速光链路方面。然而，单片集成硅光子电路的一个主要瓶颈是缺乏兼容 COMS 的激光器。这主要是由于 IV 族半导体的电子能带结构的间接性质。迄今为止，III-V族激光器是集成平台上最标准、最可靠的光源。然而，III-V族激光器的CMOS不兼容工艺导致制造成本高和硅芯片制造链上的复杂集成。或者，IV 族 GeSn 半导体合金对锡含量大于 7% 具有直接带隙，有望用于 CMOS 兼容和低成本激光器。
自 2015 年展示第一台 GeSn 激光器以来，研究主要集中在基于硅上 Ge 应变松弛缓冲层上生长的 GeSn 层设计的 GeSn 激光器。它的问题在于 GeSn 和 Ge 之间的晶格失配会导致压缩应变。这是不可取的，因为压缩应变会通过降低 GeSn 合金的能带结构方向性来降低它们的光学增益特性。压缩应变甚至可以将 GeSn 合金的能带结构从直接变为间接，从而使它们的增益特性消失。因此，主流方法是在其塑性松弛的临界厚度之上生长较厚的 GeSn 层。然而，这会在 GeSn-Ge 界面附近形成非常密集的阵列失配缺陷，从而引入非辐射复合过程来对抗激光。此外，在这些情况下，残余压缩应变仍然存在。为了补偿压应变的影响，GeSn激光器的大部分工作都集中在增加Sn浓度上。这种方法能够提高 GeSn 激光器的最大激光温度，但较高的 Sn 含量会导致更多的 GeSn-Ge 界面缺陷，进而导致 MW/cm 数量级的更高激发阈值2.此外，由于 Sn 在 Ge 中的平衡溶解度仅为 1%，因此进一步增加 GeSn 中的 Sn 浓度是一个很大的挑战。因此，基于生长层的 GeSn 激光器在材料生长和激光性能方面都存在瓶颈。
在 Light Science & Application 上发表的一篇新论文中，由巴黎萨克雷大学纳米科学和纳米技术中心的 Moustafa El Kurdi 教授和法国 CEA 的同事领导的一组科学家开发了一种特定的 GeSn-用于高性能 GeSn 激光器的绝缘体上 (GeSnOI) 技术。他们通过在硅片上使用键合工艺制造了 GeSn-SiN-Al 叠层。然后将 GeSnOI 层图案化成微盘激光腔。他们证明了这种 GeSnOI 技术可以同时解决晶格失配界面缺陷、压缩/拉伸应变工程、热管理和光学限制。受益于这种通用技术，他们开发了具有更低阈值、更高最大激光温度、更强激光强度的 GeSn 激光器。多功能 GeSnOI 平台还允许科学家为多功能平面 GeSn 激光器铺平道路，例如通过使用 SiN 应力层以及复杂的片上光波工程可调谐激光波长。通过添加专门设计的圆形光栅，它们确实显示了来自 GeSnOI 圆盘谐振器的面内激光的回音壁模式的垂直重定向。
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