纯相位硅基液晶器件的芯片级封装技术

本文讨论了纯相位硅基液晶器件(liquid crystal on silicon device,LCOS)的芯片级封装技术.包括具体基础工艺介绍、关键工艺分析及封装检测、质量控制方法等.其中详细介绍了工艺步骤中的玻璃基板和硅基板的光学预先检测、基板清洗、取向层处理、胶水涂覆、组装封装及灌注液晶工艺.同时在密封胶水涂覆、灌注液晶及如何控制器件厚度的原则问题上做出了重点阐述,最后定义了优质封装质量的纯相位硅基液晶器件应该具备的基本要素.

基于锗量子点的硅基发光器件

硅基光源是实现硅基集成光电子芯片的核心器件,虽然近年来国内外已经取得多项重要成果,但适合于下一代大规模光电集成芯片的小尺寸、低功耗、工艺兼容的高效硅基发光器件仍然缺乏。文章介绍了基于嵌入光学微腔中的锗量子点实现硅基发光器件方面的研究成果,通过将分子束外延生长的锗自组装量子点嵌入硅光子晶体微腔中,实现了室温下处于通信波段的共振发光。通过在图形化衬底上生长实现锗量子点的定位,并精确嵌入光子晶体微腔中,实现了基于锗单量子点的硅基发光器件。

基于激子理论的硅基位错环发光器件模型参数的计算

针对硅基位错环发光器件,根据激子理论的速率方程描述了发光二极管的光电特性,提出了一种模型参数的计算方法,建立了便于计算机仿真的HSPICE模型.计算的参数与已报道的实验基本一致,特别是理想系数大于2,束缚激子的热激活能级为6.3 meV,自由激子复合概率和束缚激子分裂概率的比为0.006等参数比较符合物理事实.并得到了束缚激子和自由激子的发光强度与温度和注入电流的相互关系.结果表明激子在位错环发光器件中具有重要作用.

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.

硅基高频器件与SiGe外延技术

本文描述了应用于SiGe外延的分子束外延 (MBE)、超高真空化学气相沉积 (UHV/CVD)、常压化学气相沉积 (APCVD)、快速热化学气相沉积 (RTCVD)等几种工艺及这几种工艺中的常见问题 ,并介绍了近来这些SiGe外延技术的改进 ,最后从器件角度对以上几种工艺特性进行了比较。

硅基量子点器件

硅基量子点器件由于其独特的性能以及和硅集成电路相容的特点成为研究的重点。量子点中电子和空穴强的量子限制作用使其表现出一些新颖的物理性能 ,从而在微电子和光电子器件方面有着重要的应用价值。本文介绍了硅基量子点器件的一些应用 ,包括单电子晶体管、红外探测器、发光二极管。

硅基集成光电子器件的新进展

各种业务需求的增加以及光通信的发展推动了集成光电子器件的发展。为了能够构建容量更大,速率更快的光通信网络,各种交换系统也将面对更多的挑战,而集成光学器件在环境和医疗等各个领域的迅速应用对其提出了更高的要求。低价格的硅材料以及硅基微纳技术的发展为实现高速光通信提供了支持。当前,硅基集成光电子器件正迈向智能化、小型化以及节约化等发展。对此,本文对硅基集成光电子器件的新进展进行了分析。

硅基集成光子器件先进设计方法

硅基集成光子器件具有体积小、集成度高的突出优势,在光通信、数据中心光互连等领域具有广阔应用前景。然而,硅基波导耦合器件尺寸相对较大、工作带宽和工艺容差受限。硅基多模路由光子器件设计还面临挑战。文章介绍了近年来发展起来的两种硅基集成光子器件先进设计方法:绝热捷径法和变换光学方法,简要阐述其物理原理,并展示在硅基集成光子器件设计中的典型应用。

石墨烯/硅基异质集成光电子器件

石墨烯/硅基异质集成的光子器件研究在近年来取得了巨大进展,因石墨烯所具有的诸多独特的物理性质如超高载流子迁移率、超高非线性系数等,石墨烯/硅基异质集成器件展现出了诸如超大带宽、超低功耗等优异性能。文章介绍了近年来报道的典型石墨烯/硅基异质集成器件,包括石墨烯/硅基电光调制器、石墨烯/硅基热光调制器和石墨烯/硅基光电探测器,简要阐述了其原理与性能,并对其未来的应用与发展做出了展望。

硅基微纳光电子器件的研究

由于硅基加工工艺目前发展较为成熟、硅基光电子元件的制造成本相对较低且具有较理想的光电混合继承性能,所以硅基光电子元件现阶段在光纤通信方面的应用较为普遍,特别是其向微纳米机电系统的深化,使其应用的空间更加广阔,在此背景下,本文以目前较为成功的几个关键硅基微纳光电子器件为例,针对硅基微纳光电子器件展开研究,为对其更加全面的认识做出努力。

硅基二氧化硅阵列波导光栅的研究进展

阵列波导光栅（ Ａ Ｗ Ｇ） 是（ 密集） 波分复用技术的关键器件之一。提高 Ａ Ｗ Ｇ 器件的性能和拓展 Ａ Ｗ Ｇ 器件的功能是 Ａ Ｗ Ｇ 器件发展的两大方向。综述了 Ａ Ｗ Ｇ 的串扰、波长响应展宽和偏振特性的优化措施，以及以 Ａ Ｗ Ｇ 为基本器件构成的多种功能模块，如１６ 路上路／ 下路复用器。

硅基光功率监测技术的最新进展

随着集成光路复杂度的增加,需要在不影响系统正常工作的情况下,在链路内使用光功率监测器对集成光路进行实时监测,有效地进行器件行为分析。文章综述了硅基光功率监测器的最新研究进展。重点阐述了表面态吸收、双光子吸收、锗吸收以及缺陷态吸收机制下的光功率监测方案以及各自的优缺点,最后详细讨论了利用缺陷态吸收机制实现光电转换的巨大优势。

硅基片上光互连电路设计

根据摩尔定律,芯片的集成度不断提高,传统的片上互连技术由于受到电互连物理特性的限制,其传输延迟、带宽密度和功耗等关键性能指标很难有质地提升,成为制约片上互连性能进一步提升的瓶颈。相比之下,光互连信号传输具有损耗低、速度快、延迟低、带宽密度高的优势。因此,光互连技术在片上系统的应用中具有潜在优势。文章采用MOS管发光器件实现硅基光互连系统单片集成。由于硅光源在光互连中扮演着重要角色,所以本文对硅基发光做了重点研究,并对过去几年硅光源研究成果进行回顾。基于前人的研究成果,我们设计了MOS管发光器件,并对该器件的电学特性和光学特性进行了仿真和分析,基于这些结果,然后对硅基片上光互连进行初步的设计,有望在未来光互连中发挥重要作用。

硅基半导体功放模块邻道干扰特性优化方法

基于硅基半导体器件的功放模块,由于器件本身物理结构特性引起的功放开关时间以及开关时上升沿、下降沿斜率的控制不当,导致调制邻道功率(Modulation of Adjacent Channel Power,ACP)以及瞬态切换邻道功率(Adjacent channel transient power,ACTP)较差,从而引起邻道干扰。针对硅基半导体器件功放模块在数字对讲机中的应用,创造性地提出了一种新的方法,对功放栅极偏置电路优化,从理论上分析和推导出功放开关时间以及开关时上升沿、下降沿斜率对ACP以及ACTP的影响,并在实际应用中通过适当调节对讲机功放模块栅极偏置电路电容以及串联电阻,实现了功放开关的上升沿以及下降沿斜率调节。实验结果表明:该方法在不影响功放输出功率以及效率的前提下,当信道间隔为12.5 kHz时,ACP<-60 dBc,ACTP<-50 d Bc,有效改善了ACP、ACTP的性能,具有一定的实际意义和应用价值。

氩等离子体处理增强TiO_2∶Er/p^+-Si异质结器件的电致发光

在我们以前的工作[1]中,报道了基于重掺硼硅片(p^+-Si)上掺Er的TiO_2(TiO_2∶Er)薄膜的TiO_2∶Er/p^+-Si异质结器件的电致发光。本文研究了TiO_2∶Er薄膜的氩(Ar)等离子体处理对TiO_2∶Er/p^+-Si异质结器件电致发光的影响。研究发现:Ar等离子体处理使TiO_2∶Er/p^+-Si异质结器件与Er3+离子相关的可见和近红外电致发光都得到了显著的增强,同时也增强了与TiO_2基体中氧空位相关的电致发光。这是由于Ar等离子体处理显著提高了TiO_2∶Er薄膜中的氧空位浓度,不但增强了与氧空位相关的电致发光,而且增强了以氧空位为敏化中心的从TiO_2基体向Er3+离子的能量传递,从而增强了Er3+离子的发光。

基于三(8-羟基喹啉)铝的紫外增强薄膜研究

为了提高硅基成像器件的紫外响应,本文通过对Alq3发光机理与光致发光特性的研究,用真空蒸镀的方法制备出了基于Alq3的有机金属薄膜。通过测量Alq3薄膜的透过率、光致发光光谱和激发光谱,发现Alq3薄膜在可见波段有很好的透过性,用紫外光激发会产生较强的绿光(中心波长位于510nm),且激发光谱宽(250～425nm)。结论表明Alq3薄膜的发射光谱能够与传统硅基成像器件的响应光谱匹配,是一种符合实际要求的紫外增强薄膜。

发光窗口对MOS结构硅LED电光性能的影响

通过0.18μm标准CMOS工艺设计并制备了一种MOS结构的硅基发光器件。该光源器件在一个n阱中设计了两个相同的PMOS,分别利用p+源/漏区与n阱形成的p+n结进行反偏雪崩击穿而发射可见光。测试结果显示,该光源器件在正偏状态下的开启电压为0.8 V,在6 V的反偏电压下发生雪崩击穿,能够发出黄色的可见光,发光频谱范围为420~780 nm。本文对比了0.5μm和2μm两个不同发光窗口宽度的测试结果,发现该光源器件在更小发光窗口具有更高的发光强度和更好的发光均匀度,该特征与发光器件的反向电流密度分布和光在金属电极间的反射有关。研究成果在片上硅基光电集成回路中具有一定的应用价值。

温度对电荷耦合器件的隧穿电阻和隧穿几率的影响

单电子输运器件在集成单电子电路、电学计量和量子信息处理等方面有着广泛的应用前景.金属单电子输运器件具有固定的隧道结,而半导体单电子输运器件则具有可调的隧道结.基于隧穿电阻和隧穿几率的唯象计算公式,详细研究了温度对硅基电荷耦合器件的隧道结的隧穿电阻和隧穿几率的影响,同时讨论了温度和门电压与库仑阻塞条件之间的关系.

硅基光子器件研究进展及其在光陀螺与光通信中的应用

光通信对高带宽要求的不断增强以及计算机芯片对高性能计算的不断需求刺激了硅基光子器件的发展,使之向集成化、低成本方向发展,并取得了一系列重要的理论和技术突破。综述了近期硅光子器件如硅基光源、放大器、光调制器的最新研究进展,并对现有技术在未来光陀螺及光通信中的应用进行了分析和设计.设计了一种三维有源谐振环结构以实现全集成化的谐振式光波导陀螺,展示了硅基光子器件在光陀螺及光通信应用等方面的广阔前景。

硅基集成光电子器件的新进展

综述了硅基微纳激光器、调制器、探测器及光传输控制器件的最新研究进展。重点阐述了表面等离子体、量子阱、光子晶体及纳米光栅等新型结构在提高器件综合性能和降低器件尺寸方面的重大作用。同时,还展示了用标准互补金属氧化物半导体(CMOS)技术,实现硅基光子器件和电子器件在同一基片上微纳集成的巨大前景。