硅基微纳光子器件制备工艺问题及解决方案

讨论了硅基微纳光子器件制备过程中涉及的几个关键工艺问题,包括:电子束/光学光刻的电子束/光学邻近效应;纳米线光波导ICP-RIE刻蚀的侧壁粗糙问题;光栅及MOS绝缘栅氧化硅填充致密度问题.这些问题可影响器件的结构均匀性、波导传输损耗、光栅的散射损耗以及MOS绝缘栅的绝缘性能.在分析实验结果的基础上,提出了一些解决方案.     

紧缩型SOI多模干涉光开关的设计

提出了一种新的紧缩型SOI多模干涉(MMI)光开关。开关由单模输入输出波导和MMI耦合器组成。通过在多模波导区域引入调制区,利用Si的等离子色散效应(PDE)改变调制区的折射率来实现开关动作。用FD-BPM方法对开关的工作原理和性能进行了模拟与分析。结果表明,光开关良好的综合性能,而整个开关的长度只有7mm。     

从OFC 2003看平面光波导器件的发展动向

概述了2003年OFC会议上报道的平面光波导器件，着重介绍了平面光波导器件在新材料、新工艺、新结构方面的新进展和发展方向。     

全电子束光刻制造二维光子晶体波导器件解决方案

以光子晶体Fabry-Perot腔为例,提出了全电子束光刻制作光子晶体波导器件的解决方案.曝光光子晶体区域时采用较小的曝光步长,同时引入额外的邻近效应补偿本征邻近效应,从而获得高质量的掩模图形.曝光较长的输入、输出波导时,采用较大的曝光步长以提高电子束扫描速度,同时在波导的写场(write-field)过渡区引入一个锥形波导以减小写场拼接误差对光传输效率的影响.实验结果证明,这种方法既能保持小孔制作需要的高精度,也能很大程度上提高光刻效率.     

直接键合硅片界面键合能的理论分析

直接键合硅片界面的键合能依赖于界面成键的密度 ,是退火温度和时间的函数 ,界面反应激活能决定着成键的行为 .硅片键合能随退火温度分两步增加 ,这种现象被归因于界面反应存在两种不同的激活能 .将硅本征氧化层与硅热氧化层两种键合界面在退火过程中的行为进行了理论分析与比较 .硅本征氧化层的键合能随温度的增加要比热氧化层界面的大 .键合能的饱和时间与激活能密切相关     

弛豫SiGe衬底上SiGe/Si Ⅱ型量子阱

采用 UHV / CVD系统 ,在 Si衬底上生长了具有渐变 Si1 - x Gex 缓冲层结构的弛豫 Si0 .76 Ge0 .2 4虚衬底和 5个周期的 Si0 .76 Ge0 .2 4/ Si多量子阱 .在渐变 Si1 - x Gex 缓冲层生长过程中引入原位退火 ,消除了残余应力 ,抑制了后续生长的 Si Ge中的位错成核 .透射电子显微照片显示 ,位错被有效地限制在组份渐变缓冲层内 ,而 Si Ge上层和 Si Ge/Si量子阱是无位错的 .在样品的 PL 谱中 ,观察到跃迁能量为 0 .96 1e V的 型量子阱的无声子参与 (NP)发光峰 .由于 型量子阱中电子和空穴不在空间同一位置 ,较高光功率激发下引起的高浓度载流子导致能带弯曲严重 .NP峰随激发功率增加向高能方向移动 ,在一定激发条件下 ,电子跃迁或隧穿至弛豫 Si Ge层弯曲的导带底后与处于同一位置的空穴复合发光 ,所以 NP峰积分强度随光激发功率先增加后减小     

MMI阵列波导光栅复用/解复用器的研制

详细分析了基于自镜像效应的 MMI DMUX器件的基本工作原理 ,在此基础上 ,在 SOI材料上完成了对 8信道 MMI DMU X的具体设计 .该器件的输入、输出单模波导采用 Soref的大截面脊形光波导理论进行优化设计 ,最后获得了当输入、输出单模波导宽度为 5 μm,SIE多模波导宽度和长度分别为 72 μm和 6 313.4μm时 ,该器件对8信道波长的隔离度均在 35 d B以上 ,且理论传输损耗 <0 .18d B.     

智能剥离工艺的热动力学模型

提出了注氢硅片表面借助键合氧化硅片进行剥离的热动力学模型,这种剥离现象是退火过程中氢离子注入区氢气泡横向增长的结果.氢气泡的增长速率依赖于氢复合体分解和氢分子扩散所需的激活能,氢气泡的半径是退火时间、退火温度和注氢剂量的函数.氢气泡的临界半径可根据Griffith能量平衡条件来获得.根据氢气泡增长的这一临界条件,获得了不同劈裂温度时所需的剥离时间.     

估算SOI单模脊形弯曲波导最小弯曲半径的简单方法

采用有效折射率方法计算了 SOI弯曲波导由于辐射损耗引起模式截止的最小弯曲半径 ,得到了一个估算弯曲波导的最小弯曲半径的解析表达式     

SOI-Based 3dB MMI Splitter

3 d B splitter is one of the key devices in the integrated optics. Y-branch and X-crossbranch are both the conventional structures to realize3 d B splitter,however,which aredifficultto fabricate because of the small branch angle.In re...