基于GaAs E/D PHEMT工艺的单片集成光接收芯片

设计并实现了一款适用于广电混合光纤同轴电缆网络(HFC)的高增益单片集成光接收芯片,该芯片主要包括跨阻放大器(TIA)、衰减器(VVA)和输出放大器三部分.跨阻放大器采用差分结构,相较于单端TIA提高了噪声性能,衰减器采用相位相消方式实现信号衰减,输出放大器为芯片补足增益并实现阻抗匹配.使用ADS仿真软件进行电路设计、版图设计、仿真验证,采用GaAs 0.25μm E/D PHEMT工艺进行了流片.测试结果表明,芯片实现了42 dB的最大增益,在0～3V控制电压下,0～28 dB的连续可调增益范围,工作频率为50 MHz～1 GHz,差分输入单端输出,输出负载为75 Ω,芯片面积1 412 μm×1 207 μm,芯片性能符合设计目标.     

质子注入型光子晶体垂直腔面发射激光器制备

在光子晶体垂直腔面发射激光器中采用质子注入工艺,使台面工艺变成纯平面工艺,降低了光子晶体结构制备难度,简化了器件制备,提高了器件的均匀性。质子注入型光子晶体垂直腔面发射激光器中的光子晶体结构,在电流限制孔小于光子晶体缺陷孔时,仍能控制器件光束及模式特性,该结果可用于优化器件阈值电流,制备高性能低阈值电流基横模器件。实验所设计制备的器件,在注入电流小于12.5 mA时,阈值电流2.1 mA,出光功率大于1 mW,远场发射角小于7,有效验证了光子晶体结构在质子注入型面发射激光器中的光束改善及模式控制作用。     

应用于生物传感的光子晶体微腔设计

We have designed an air-bridged PhC microcavity with high sensitivity and a high quality factor.The structure parameters of the microcavity are optimized by three-dimensional finite-difference time-domain method. We compare the performance of a silicon-on-insulator PhC microcavity and an air-bridged PhC microcavity,and analyze the effect of the thickness of the slab and the radius of the defect hole on the performance of the air-bridged PhC microcavity.For a thinner slab and a larger defect hole,the sens...     

掩膜对GaAs基二维光子晶体ICP刻蚀效果的影响

结合刻蚀GaAs基光子晶体在光子晶体垂直腔面发射激光器中的应用,研究了光刻胶、SiO2掩膜的特性以及对GaAs基二维光子晶体ICP刻蚀效果的影响,并分析了ICP刻蚀小尺寸光子晶体时,造成底面凹凸不平、侧壁粗糙、垂直度差的原因.最后,调整工艺条件,利用BP212-7CP光刻胶做掩膜,成功制作了直径为1.2～4.0μm、深度为1.5μm的侧壁光滑垂直、底面平整的高质量光子晶体结构.     

A novel structure of silicon-on-insulator microring biosensor based on Young's two-slit interference and its simulation

A novel silicon-on-insulator microring biosensor based on Young’s twoslit interference has been demonstrated. The transducer signal from electric field intensity distribution on the interference screen is given by using the transfer matrix method(TMM) and two-slit interference principle.The result shows that the structure we propose is advantageous for sensing as the interference pattern is very sensitive to the ambient refractive index around the microring.A small perturbation in refractive index around the microring△n_c will result in a notable shift of destructive interference points(DIPs) on the interference screen.By detecting the shift of the DIPs,the ambient refractive index change can be obtained.     

新型正方晶格基横模光子晶体面发射激光器

高功率基横模垂直腔面发射激光器（VCSEL）在光通信、传感、原子频标和光电混合集成等领域有着重要的应用,将光子晶体结构引入到VCSEL中,通过设计结构尺寸和分布,可以有效控制VCSEL的横向模式。课题组将正方形排列的光子晶体结构引入到VCSEL中,实现对VCSEL的横向模式和基横模出光功率控制,获得高基横模出光功率器件。通过采用平面波展开法（PWE）和全矢量三维时域有限差分方法（FDTD）对正方晶格结构光子晶体的合理设计,获得正方形排布光子晶体周期、占空比和刻蚀深度等重要参数。成功地制备出基横模出光功率大于3 mW,边模抑制比大于40 dB的正方晶格光子晶体VCSEL。     

石墨烯-GaN肖特基紫外探测器

报道了使用石墨烯作为阳极材料的GaN肖特基型紫外探测器.介绍了光敏面为1 mm×1 mm的新型肖特基紫外探测器的制备过程.并对器件进行了响应光谱、I-V特性测试.器件的响应光谱较为平坦,峰值响应度为0.175 A/W;通过对石墨烯进行化学修饰,使峰值响应度增加到0.23 A/W.并根据热电子发射理论,计算出了器件掺杂前后的肖特基势垒高度分别为0.477 eV和0.882 eV,验证了器件性能的提高主要原因是石墨烯功函数的增加.     

基于杨氏双缝干涉原理的SOI微环生物传感器结构与模拟

提出了一种基于杨氏双缝干涉原理的SOI基微环生物传感器。利用散射矩阵方法和双缝干涉原理得到了干涉屏上的干涉场强分布,研究结果显示,我们提出的这种传感结构非常有利于生物传感的应用,因为干涉图形相对于微环周围折射率的变化非常敏感。微环周围折射率的微小扰动就会引起干涉屏上干涉相消点的显著移动。我们通过探测干涉屏上干涉相消点的移动达到检测上限制层折射率变化的目的。     

Design of a photonic crystal microcavity for biosensing

We have designed an air-bridged PhC microcavity with high sensitivity and a high quality factor.The structure parameters of the microcavity are optimized by three-dimensional finite-difference time-domain method. We compare the performance of a silicon-on-insulator PhC microcavity and an air-bridged PhC microcavity,and analyze the effect of the thickness of the slab and the radius of the defect hole on the performance of the air-bridged PhC microcavity.For a thinner slab and a larger defect hole,the sensitivity is higher while the quality factor is lower.For the air-bridged photonic crystal slab,the sensitivity can reach 320-nm/RIU(refractive index unit) while the quality factor keeps a relatively high value of 120 by selecting the proper slab thickness and the defect hole radius,respectively,when the refractive index is 1.33.This is meaningful for low-detection-limit biosensing.     

金纳米颗粒增强富硅氮化硅发光特性的研究

采用时域有限差分(FDTD)方法,对Au纳米颗粒的尺寸和形貌对于其光学特性的影响进行了系统的理论研究。通过采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、晶化处理、电子束蒸发和高温退火等工艺,制备基于局域表面等离子共振(LSPR)效应的富硅氮化硅发光芯片。利用拉曼光谱仪、扫描电子显微镜(SEM)、奥林巴斯显微镜等对不同结构Au纳米颗粒富硅氮化硅发光器件的特性进行了表征。研究表明,通过对Au纳米颗粒的大小、形状和分布合理优化,富硅氮化硅芯片的发光强度在570nm波长附近提升了7倍,增强峰的位置红移了10nm。