HBT大信号模型及PIN/HBT集成光接收前端设计

对GP大信号模型及其参数提取方法进行了研究,并对发射极尺寸为2μm×19μm的InP/InGaAs HBT进行了建模.模型的仿真结果表明,所建模型能较为精确地表征实际HBT器件的直流和高频小信号特性.基于建立的HBT大信号模型设计并制备出InP基PIN+HBT单片集成光接收前端,经在片测试,集成前端的3dB带宽可达3GHz.     

基于端面耦合的InP基激光器/硅光波导混合集成技术研究

针对硅光子集成回路缺少实用化光源的问题,提出了一种1.55μm波段InP基FP激光器芯片、InP基PIN光电探测器芯片与硅光波导芯片集成模块的设计与制备方法。使用CMOS工艺兼容的硅光无源器件制备工艺,设计并制备了倒拉锥型端面耦合器,与锥形透镜光纤耦合效率为36.7%。采用微组装对准技术将激光器芯片与硅波导芯片耦合、UV固化胶固化后耦合效率为35.8%,1 dB耦合对准容差横向为1.2μm,纵向为0.95μm。     

用于宽带光纤用户网的高速1.3μm InGaAsP/InP DH LED

本文设计并制作了带有集成透镜的高速1.3μm InGaAsP/InP DH LED.器件的调制带宽达425MHz,与梯度折射率多模光纤的耦合效率高达7.5％,适用于四次群以上的宽带光纤通讯系统,在未来的宽带ISDN中将发挥重要作用.     

InP/InGaAsP LED集成透镜的光电化学工艺

为了在LED和光纤之间获得最大耦合,通常要用某种形式的透镜系统,最好的结构是利用半导体器件本身形成的集成透镜。以前曾用腐蚀或把光致抗蚀剂的形状转移到半导体上,用离子铣的方法研制了这种透镜。为了在晶片中的InP/InGaAsP LED的上方形成集成透镜,本文介绍一种新颖、简单、而又可重复生产的光电化学(PEC)工艺。这一工艺是利用在适当的电解液中,光生空穴分解n-InP的反应: InP 5h~ →In(111) P(111) e~-腐蚀速率正比于光强度,适当设计投射到半     

基于谐振波导光栅的偏振选择广角光探测器(英文)

高性能偏振选择型光探测器是偏振检测系统中不可或缺的一部分。提出了一种由硅基谐振波导光栅和InP/InGaAs PIN光探测器混合集成的光探测器结构。利用严格耦合波分析方法设计了硅基谐振波导光栅结构,利用时域有限差分法优化了该混合集成光探测器的结构参数。数值仿真结果表明该光探测器在宽带范围内具有高量子效率、较大入射角容差及偏振选择性。该器件可以应用于偏振敏感系统中。     

用于单片集成光接收机前端的GaAs基InP/InGaAs HBT

实现了一种可用于单片集成光接收机前端的GaAs基InP/InGaAs HBT。借助超薄低温InP缓冲层在GaAs衬底上生长出了高质量的InP外延层。在此基础上,只利用超薄低温InP缓冲层技术就在半绝缘GaAs衬底上成功制备出了InP/InGaAsHBT,器件的电流截止频率达到4.4GHz,开启电压0.4V,反向击穿电压大于4V,直流放大倍数约为20。该HBT器件和GaAs基长波长、可调谐InP光探测器单片集成为实现适用于WDM光纤通信系统的高性能、集成化光接收机前端提供了一种新的解决方法。     

InP基In0.53Ga0.47As光电探测器的量子效率优化

建立了不同结构的InP基PIN型In0.53Ga0.47As探测器光响应的物理模型.通过引入收集效率函数,模拟计算了探测器量子效率和光响应.采用该模型分别研究了正面进光和背面进光情况下典型的In0.53Ga0.047As/InP PIN探测器的结构参数对器件量子效率的影响.在此基础上提出了两种改进的背照射InGaAs/InP探测器结构,并讨论了其结构参数的优化.     

反射型非球面微型透镜

在构成光集成器件方面,微型透镜是关键器件。研究人员,利用电子束扫描技术制成反射型衍射微透镜。这种透镜对光波长非常敏感。本文讨论与白色光源对应的反射型非球面微型透镜的设计,并叙述试制结果以及聚光特性。反射型非球面微型透镜的形状     

双梯度掺杂漂移机制InP/GaP光二极管

设计了双梯度掺杂漂移机制InP/GaP光二极管,研究了由于晶体不匹配所造成的缺陷以及这些缺陷对器件性能的影响.结果表明InP/GaP光二极管具有很好的光谱响应和抗辐射特性,特别是在短波方向有高于80%的内量子效率.这说明在双梯度掺杂漂移机制结构中使用晶格不匹配的衬底时,外延晶体中所产生的缺陷对器件性能的影响较小,器件在有大量缺陷和复合中心存在的情况下仍然可以具有较好的光电特性,从而为在强辐射带轨道运行的航天器使用太阳电池以及InP/Si器件技术提供了很好的设计依据.     

双梯度掺杂漂移机制InP/GaP光二极管

设计了双梯度掺杂漂移机制InP/GaP光二极管,研究了由于晶体不匹配所造成的缺陷以及这些缺陷对器件性能的影响.结果表明InP/GaP光二极管具有很好的光谱响应和抗辐射特性,特别是在短波方向有高于80%的内量子效率.这说明在双梯度掺杂漂移机制结构中使用晶格不匹配的衬底时,外延晶体中所产生的缺陷对器件性能的影响较小,器件在有大量缺陷和复合中心存在的情况下仍然可以具有较好的光电特性,从而为在强辐射带轨道运行的航天器使用太阳电池以及InP/Si器件技术提供了很好的设计依据.     

大功率量子级联激光器的光学与热学协同优化设计北大核心CSCD

针对大功率量子级联激光器存在热积累严重的问题,本文基于MBE与MOCVD结合的二次外延生长InP基量子级联激光器结构的工艺方法,设计优化中波单管4W连续光输出的大功率量子级联激光器光学与散热性能。通过COMSOL软件对器件结构进行建模,设计器件光学和热学结构模型,分析不同结构参数对器件性能的影响,得到最优结构参数:在In053Ga047As层厚度为50nm,波导下包层InP为1μm,上包层InP为2μm,封装金层厚度为3μm时,器件光学和热学综合性能最优,其中波导光限制因子为074,核心区温度为378 K。本文研究相关结论可为后续大功率中波量子级联激光器结构与工艺设计提供指导。     

SOI波导与InGaAs/InP光电探测器的集成

成熟的CMOS技术可制备无源光学器件,但高效光源和高性能光探测仍需要III~V族半导体材料。综述了近期III~V族外延片与SOI(silicon-on-insulator)波导集成的键合技术,按键合材料的不同分为无机和有机材料键合。着重分析了各种InGaAs/InP光电探测器与SOI波导集成的光耦合方案,并对其优缺点进行对比。同时给出设计的一种倏逝波耦合的InGaAs/InP光电探测器,用时域有限差分(FDTD)法对器件光学特性进行了模拟,以SOI上有机键合的方式,获得95%的探测器吸收效率,表明该SOI波导集成的光电探测器可实现小体积、低损耗及高响应度的光探测,符合片上光互连系统的要求。     

单片集成探测器和电吸收调制器光逻辑门

通过在InP基上单片集成光探测器和调制器,制作了三端光逻辑门.在不同的负载电阻下,器件显示了良好的"与"门功能.对芯片进行了622MHz的动态测试;在950Ω负载条件下,只需要约7mw的控制光功率即可获得大于7dB的动态消光比.     

单片集成探测器和电吸收调制器光逻辑门

通过在InP基上单片集成光探测器和调制器,制作了三端光逻辑门.在不同的负载电阻下,器件显示了良好的"与"门功能.对芯片进行了622MHz的动态测试;在950Ω负载条件下,只需要约7mw的控制光功率即可获得大于7dB的动态消光比.     

ZnO薄膜对溅射参数的依赖关系以及制作在ZnO／InP上的SAW器件

为了弥补InP基材料的压电性,促使单片声—光器件和系统的应用,采取在InP基片上沉积具有择优取向和微细结构的高质量ZnO薄膜.研究了ZnO薄膜质量与RF溅射参数的关系.得到的最佳沉积条件是:基片温度250℃,溅射功率350W,氧含量20vol%.实验证实了在ZnO/InP结构上制得中心频率为105MHz的SAW器件.     

新型InP基光子轨道角动量集成光源设计与仿真

利用光子轨道角动量(OAM)可以大幅度提高通信系统的频谱效率和容量,从而满足未来通信容量不断增长的需求.以InP基半导体外延材料为基础,设计了一种将分布反馈(DFB)半导体激光器与OAM光转换器件集成在一起的有源半导体OAM光束发射器,并对这种结构进行了参数设计和模型仿真.     

波长扩展InGaAs探测器的量子效率优化

通过建立双异质结型InGaAs探测器光响应的理论模型,分别对正面和背面进光时InP基波长扩展In0.8Ga0.2As/In0.79Al0.21As PIN探测器结构参数与光响应特性的关系进行了研究,模拟结果与采用GSMBE方法研制器件的实测数据吻合较好.此外,还提出了两种改良的背照射InGaAs探测器结构,并对其光响应特性进行了模拟计算,还基于模拟结果对器件结构参数进行了优化设计.     

使用在InP衬底上的GaAs OEIC进行了1.2Gbit/s—52.5km光纤传输

日本电气公司在InP衬底上研制成InP光电器件与GaAs电子器件单片集成的1.3μm光通信用发射与接收OEIC。用这种电路块进行了1.2Gbit/s NRZ光信号52.5km光纤无中继传输,接收灵敏度为-26dBm,并保证了4.5dB的光传输余量。发射机芯片含一     

MEMS光栅光调制器与CMOS驱动单片集成的研究

为了消除光栅光调制器阵列的交叉效应,提出利用post-CMOS工艺将光栅光调制器与CMOS驱动单片集成.介绍了单片集成器件的工作原理,详细分析了单片集成器件的关键参数.通过分析表明,在满足调制器响应频率条件下,通过改变悬臂梁的各个参数可以减小调制器的弹性系数,从而降低光栅光调制器的工作电压;在满足开关速度的条件下,较大存储电容具有更好的电压保持特性.利用中芯国际提供的0.18μm工艺设计包完成该单片集成器件的物理版图设计和仿真.最后,通过实验测得该器件的上升沿和下降沿时间分别为:36.8ns和36.4ns,且经过16.73ms的保持时间后压降为2.1v.实验结果与仿真结果具有较好的一致性,结果表明:加工的单片集成器件具有较快的开关速度和较好的电压保持特性,能够满足设计要求.     

InP高压合成炉设计

InP是一种Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料,具有独特的性质,在微波、光电器件、光集成等领域得到广泛应用。为了满足InP单晶的研究和生产的需要,我们参考国内外有关资料和经验,研制了结构简单、操作方便、安全可靠、能满足工艺要求的InP多晶高压合成炉。