面向硅基光互连应用的无源光子集成器件研究进展

光互连是突破传统微电子IC性能瓶颈的重要技术手段,对推进"后摩尔时代"微电子技术的发展和高性能计算技术的实现具有关键性意义。本文在归纳总结不同层次光互连结构特点的基础上,对片上光互连(on-chip or intra-chip optical interconnects)所涉及的若干种无源光子集成器件的设计制备及性能特点进行了分析介绍,这些器件包括SOI亚波长光子线波导、SOI光子晶体波导、MMI分束/合束器、微环/微盘谐振腔滤波器、光子晶体微腔耦合滤波器、光子晶体反射镜等,是硅基片上光互连的基本构成单元。本文对这些关键性光子集成器件的国内最新研究进展进行了报道。     

SOI亚微米波导光栅的设计与制作

报道了SOI基亚微米小尺寸波导光栅器件的设计、制作与测试结果。提出了波导与光栅同步制作的方案,避免了套刻,节约了成本。实验中采用电子束光刻(EBL)、感应耦合等离子体(ICP)刻蚀等先进半导体工艺技术,结合图形补偿等技术手段,完成了亚微米波导光栅的制作。光栅周期为350nm,占空比16∶19。采用该光栅做反射镜,制作了法布里-珀罗(F-P)谐振腔,经测试得到了与模拟相吻合的结果,峰谷比达到11dB。     

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.     

任意势垒隧穿几率的一种高精度数值算法

基于龙格-库塔算法求解薛定谔方程,并对获得的数值结果进行分析得出精确的量子隧穿几率.通过适当的处理,该方法适用于任意势垒的情形.利用该方法计算了多种结构的隧穿几率,如抛物线型势垒及双势垒,获得了高精度的隧穿几率.同时计算了MOS结构的隧穿电流密度,结果与Fowler-Nordheim隧穿完全吻合,表明了该方法的适用性.     

载流子寿命对Si基光电子器件性能的影响

研究了载流子寿命对SOI有源光波导器件工作性能的限制及影响,分析了制约载流子寿命减小的若干因素,综述了采用合理设计减小波导截面尺寸参数、脊区内植入He离子、加入pin结构施加反向偏压等几种有效减少载流子寿命的方法,并给出了它们各自的理论基础和文献报道的理论模拟与实验结果。经过对各种方法的利弊进行分析比较,作者认为在提高光电子器件性能的研究中,采用减小波导截面尺寸参数的方法要同时兼顾传输损耗的变化;采用离子植入法可以在不改变波导尺寸的情况下减小载流子的寿命,但引入了附加损耗且与CMOS工艺不相兼容;而外加pin结构的方法不适用于已经存在电学结构的器件。     

任意势垒隧穿几率的一种高精度数值算法

基于龙格-库塔算法求解薛定谔方程,并对获得的数值结果进行分析得出精确的量子隧穿几率.通过适当的处理,该方法适用于任意势垒的情形.利用该方法计算了多种结构的隧穿几率,如抛物线型势垒及双势垒,获得了高精度的隧穿几率.同时计算了MOS结构的隧穿电流密度,结果与Fowler-Nordheim隧穿完全吻合,表明了该方法的适用性.     

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.     

现代通信技术对军队信息安全与保密工作带来的挑战

伴随着信息化进程的不断推进,通信技术的发展也日新月异,给人们带来便利的同时,也给军队信息安全保密提出新的挑战.本文将就信息化快速发展这一时代背景下来分析我国军队如何提高军队的信息安全保密工作.     

SOI纳米线波导和相关器件研究进展

SOI纳米线波导具有对光场限制作用强、传输损耗低、弯曲半径小、集成度高、与传统CMOS工艺兼容等优点,采用SOI纳米线波导能够大大缩小光子器件的长度和面积,提高器件工作速度和效率,降低器件功耗.介绍了SOI纳米线波导在模式、损耗、偏振等方面与传统大尺寸硅基波导所表现出来的不同特性,评述了当前关于SOI纳米线波导和基于SOI纳米线波导光子器件的最新研究进展.