Si是最重要且应用最广的半导体材料，是微电子工业和太阳能光伏工业的基础材料。它具有储量丰富、化学稳定性好、无环境污染、大单晶、高纯度、可掺杂、高传导率、存在高度匹配的本征氧化物绝缘体等优点特别是，拥有高度兼容的高质量本征氧化物SiO2，使Si区别于错（Ge）和镓砷（GaAs）等其他半导体材料成为半导体行业的基础材料。Si的这些优点确保了半导体微电子技术在过去40年一直遵循摩尔定律的预言持续高速发展。在硅技术的发展历程中，科学家们攻克了一个又一个原本被认为不可逾越的关键技术，例如在互补金属氧化物半导体（CMOS）技术中引入绝缘衬底上生长硅单晶（SOI），SiGe合金和应变硅等不同的硅基材料改良光刻的衍射极限触发了深紫外和极紫外光源以及先进的亚波长光刻技术的研究，维系了摩尔定律。当前微电子技术发展所面临的最为关键的障碍是金属互连的物理极限。把光子学器件和电子学器件集成在同一基片上，用光互连代替金属互连的光电集成技术被认为是突破金属互连物理极限的一个有效解决方案，该方案的成功实现还将催生其他的潜在应用。相对于金属导线，光数据通信提高了数据速率并避免了电磁干扰问题，特别地，它具有响应速度快、传输容量大、存储密度大、处理速度快、可微型化和集成化等优点，因此光电集成技术可以带来新的功能和实现电路板间、同一板上的芯片间，甚至同一芯片的不同核间更快的数据通信。硅基光电集成技术也可以应用于包括光交换阵列和光纤的光电组件在内的光通信其他领域。相对于其他半导体材料，硅晶片具有最低生产成本和最高单晶质量，是发展CMOS兼容的硅光子学工业的最好理由。一个基本的光子学系统包括了一个激光器、一个光调制器、一个光波导和一个光探测器等光子学器件。微电子技术中所有的组件都集成在单个晶片上，使用并行制造技术同时制作几十亿个单元。但是，当前光子学技术中的各个功能单元还不能集成在同一个晶片上，无法使用并行制造技术进行大规模高效率地制作。依赖成熟的硅技术把光子学器件和电子学器件集成在同一晶片上，把CMOS工艺兼容的激光器、光满制器、光波导和光探测器等主要组件整体集成到微电子电路中从而实现光电子集成电路，是半导体工业的一个长期愿望。其他的几个关键光子学组件己经取得了巨大进展，但是硅晶片上激光器目前还没有实现室温高效发光，这严重阻碍了硅基光电子集成电路的实现和发展。
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