InP系波导和光电探测器单片集成

本文主要报道ＩｎＰ光波导和ＩｎＧａＡｓ－ＰＩＮ光电探测器的单片集成，包括材料生长、器件工艺、器件测试三个部份．器件的结构和制作方法较为简单，而代表器件性能的主要参数可与国外同类器件相接近，如光波导损耗最小为８．６ｄＢ／ｃｍ，器件正向压降为０．４～０．６Ｖ，反向击穿电压＞４０Ｖ，响应度～０．５Ａ／Ｗ，上升时间＜０．９ｎｓ．     

GeSi调制器与探测器单片光电集成

文章以ＧｅＳｉ材料为基础，从理论和实践两方面讨论将波导、调制器、探测器集成在一起的可能性，分析结果表明，三者之间的光集成在理论上是可行的，在工艺上也是可以实现的。     

单片集成于SOI上的光电探测器

介绍了SOI基片的制作,和在SOI上集成光电二极管和电路得到光电探测器的几种方法,以及目前在SOI上做出来的各种光电二极管的结构与特性。     

单片集成硅光接收器中p-i-n硅光电探测器的进展

介绍了单片集成硅光接收器的研究背景、硅光电探测器工作机理以及它对实现高性能单片集成硅光接收器的影响,回顾总结了近年来的研究进展,并报道了我们的研究结果,展望了今后的发展。     

单片光电集成回路研究进展

单片光电集成回路(MOEIC)综合应用微电子、光电子、新型材料生长与加工等高新技术,将光、电元件集成在同一衬底上,具有体积小、成本低、可靠性高等诸多优势,在军事和民用光电系统中都有广泛的应用。回顾了国外单片集成光接收机、单片集成光发射机的研究进程以及国内单片光电集成的技术发展,介绍了作为单片光电集成发展趋势的光电系统或子系统的单片集成、高速Si基单片光电集成等单片光电集成的前沿研究热点。     

1.25Gb/s InP基多量子阱激光器与HBT驱动电路的单片集成

描述了一种基于InP材料沿[011]晶向湿法化学腐蚀形成平滑侧壁实现的InP基多量子阱激光器和异质结双极晶体管驱动电路单片集成.通过一个横向缓冲台面结构,降低了激光器阳极和晶体管集电极互连工艺的难度,改善了光发射单片光电集成电路的可制造性.采用该方法制作的光发射单片直流功耗为120mW,在码长223-1传输速率1.5Gb/s伪随机码信号调制下有清晰的眼图,光输出功率为2dBm.     

1.25Gb/s InP基多量子阱激光器与HBT驱动电路的单片集成

描述了一种基于InP材料沿[011]晶向湿法化学腐蚀形成平滑侧壁实现的InP基多量子阱激光器和异质结双极晶体管驱动电路单片集成.通过一个横向缓冲台面结构,降低了激光器阳极和晶体管集电极互连工艺的难度,改善了光发射单片光电集成电路的可制造性.采用该方法制作的光发射单片直流功耗为120mW,在码长223-1传输速率1.5Gb/s伪随机码信号调制下有清晰的眼图,光输出功率为2dBm.     

PIN探测器和跨阻放大器的光电单片集成

设计了一种大面积、高响应度的硅基PIN探测器,PIN探测器的表面积为4.1 mm×13.8 mm,整体厚度为420 μm左右。PIN探测器的光敏面采用环形Al电极将光电流信号引出,通过在波长为860 nm的恒定激光光源下进行测试,其响应度为0.6 A/W。提出了一种全新的光电单片集成的可行性方法,即利用PIN探测器非光照区的本征I层面积,设计了一种与PIN探测器结构和工艺兼容的跨阻放大器,在保证了PIN探测器结构和性能没有发生改变的前提下,实现了PIN探测器和跨阻放大器的光电单片集成。最后在波长为860 nm、脉冲宽度为100 ns、工作频率为10 kHz的实际脉冲激光信号下对流片成功的PIN探测器和光电单片集成芯片的脉冲响应进行了对比测试。结果表明:在脉冲宽度基本没有发生变化的同时,光电单片集成芯片的脉冲电压信号相比于PIN探测器的脉冲光电流信号放大了1000倍,放大倍数和理论的跨阻阻值1000 Ω一致。该集成光电芯片应用在激光引信系统的激光接收模块中,通过光电单片集成可以提高PIN探测器上输出端信号的信噪比,增强系统的稳定性,同时也可以满足激光引信系统小型化发展的需要。     

一种集成MSM光电探测器的单片标准CMOS全差分光接收机

This paper presents a realization of a silicon-based standard CMOS,fully differential optoelectronic integrated receiver based on a metal–semiconductor–metal light detector（MSM photodetector）.In the optical receiver, two MSM photodetectors are integrated to convert the incident light signal into a pair of fully differential photogenerated currents.The optoelectronic integrated receiver was designed and implemented in a chartered 0.35μm, 3.3 V standard CMOS process.For 850 nm wavelength,it achieves a 1 GHz 3 dB bandwidth due to the MSM photodetector’s low capacitance and high intrinsic bandwidth.In addition,it has a transimpedance gain of 98.75 dBΩ, and an equivalent input integrated referred noise current of 283 nA from 1 Hz up to–3 dB frequency.     

InP基单片集成光接收机的研究与进展

总结了InP基单片集成高速光接收机的主要集成形式,分析了各种集成方式的优缺点,重点总结了最具发展潜力的PIN-HEMT光接收机的研究与进展,最后指出单片集成光接收机的发展方向.     

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.     

单片集成接收机的研究与发展

本文探讨了四种类型的单片集成接收讥的结构、性能,生产工艺的发展状况,以及存在的问题和未来的发展趋势。     

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。     

GaAs探测器与放大电路的单片集成

本文介绍一种结构简单且与GaAs MESFET的制备工艺相容的GaAs MSM-PD器件,它可用作探测短波长激光。文中介绍了MSM—PD的特性,还叙述了它与MESFET放大电路的单片集成工艺。最后给出了集成芯片测试的初步结果。     

基于0.25μm MS/RF CMOS工艺的光电单片集成接收机设计

设计了一种单片集成的光电接收机芯片.在同一衬底上制作了基于同一工艺的光电二极管与接收机电路,以消除混合集成引入的寄生影响.这种单片集成接收机采用了先进的深亚微米MS/RF(混合信号/射频)CMOS工艺,利用这种新型工艺提供的新技术对原有光电二极管进行了改进,使其部分性能显著改善,并对整个光电集成芯片性能的提高有所帮助.     

一种光电探测器与信号处理器的单片集成器件

提出了一种180 V光电探测器与10 V BiCMOS信号处理器的单片光电集成器件。研究发现,器件中n⁺p结的高边缘电场值对探测效率的影响较大。利用Silvaco TCAD软件进行了仿真设计,研究了高边缘电场对该集成器件中光电探测器的关键参数的影响。引入金属场板,提高了探测效率。仿真结果表明,该单片集成器件实现了光电探测器与信号处理器的工艺兼容和电压兼容。对比未引入金属场板和引入金属场板的情况,在入射光波长为1.06 μm处,外量子效率分别为4.68%和36.3%,响应度分别为0.04 A·W-1·cm-2和0.31 A·W-1·cm-2。     

光学头中单片光电集成硅基PDIC的设计

针对应用于DVD光学头的关键部件PDIC,设计了一种芯片面积小、输出失调电压低的单片集成的硅基PDIC.芯片采用CSMC的0.5 μm BCD工艺,集成了p-i-n探测器与前置放大电路.重点介绍了p-i-n光电探测器及前置放大电路的设计思想.仿真结果表明,用于光电检测的p-i-n光电探测器在650 nm光照下响应度达0.2 A/W,互阻放大器的-3 dB带宽达到94 MHz,跨阻增益达150 kΩ.可以满足DVD系统的性能要求.