在硅衬底上制作人工网膜芯片

<正>据日本《O Plus E》杂志1993年第159期报道,日本三菱电机公司在硅衬底上研制成像人的眼睛那样可任意改变对光的灵敏度的“人工网膜芯片”。目前,这种芯片大都作在GaAs衬底上,而用硅衬底除了硅工艺很成熟外,还将提高对光反应的性能。目前正对器件的性能进行深入分析,并为器件实用化和提高集成度作努力。     

与硅平面工艺兼容的p~-/p~+型多孔硅的发光特性研究

ｐ－／ｐ＋型多孔硅电致发光器件对实现硅基光电子集成具有重要的意义，我们通过改变样品衬底的离子注入浓度和阳极氧化条件，在ｐ－／ｐ＋型单晶硅衬底上生长了不同的多孔硅样品后，在纯氧和稀氧氛围下对样品进行了８００℃高温退火处理．通过测量样品的光致发光谱，研究了样品衬底离子注入浓度，阳极氧化条件及后处理条件等对ｐ－／ｐ＋型多孔硅样品发光的影响，为研制与硅平面工艺兼容的多孔硅发光器件，提供了重要的参考设计参数和进一步改进工艺的依据     

用硅酸铕薄膜制作电发光器件

电发光器件对平面显示器和光电子集成电路都有用,为制作这种器件,对Ⅲ－Ⅴ族元素半导体材料和有机材料进行了广泛研究。然而,用这些材料制作的器件往往缺乏长期稳定性或缺少大面积的均匀发射。由于这些因素的限制以及用硅制作大规模集成电路的制造工艺的广泛应用,用硅制作电发光器件应是有益的。日本科技公司和筑波大学的研究人员已用溅射工艺在硅衬底上淀积了２μｍ厚的硅酸铕（ＥｕＳｉＯ）层,然后使此膜层在１０００°Ｃ的真空中退火１５分钟。所做成的器件在很大面积上呈现均匀光强的白光电发光发射,室温下的外量子效率约０．１％…     

世界最小的LD

<正>据日本《O Plus E》1992年第147期报道,美国AT&T贝尔研究所已开发世界上最小的半导体激光器。这种器件像“图钉”那样立在硅衬底上,器件的顶部直径为5μm,厚度只有0.1μm。该研究所计划把这种器件应用于光计算机元件和人工网膜等的新图像处理技术。像“图     

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。     

基于不同衬底的二氧化硅可调复用器/解复用器的单片集成芯片研究

分别设计制备了基于石英衬底和硅衬底的16通道200 GHz二氧化硅可调复用器/解复用器.该器件由一个16通道200 GHz的阵列波导光栅(AWG)和Mach-Zehnder干涉型热光可调光衰减器(VOA)阵列构成.在衰减量达到20 dB的时候,基于石英衬底的器件的外加偏压和功耗分别是11.7V和110 mW;而基于硅衬底的器件的外加偏压和功耗分别是22V和380mW.分析了基于不同衬底的器件性能出现差别的原因,并设计了新的结构,提高了器件性能.     

新型器件——声表面波、光、电一体化的器件

<正>据日本《电视学会志》1990年第4期报道,日本京都大学在世界上最早研制成把声表面波器件、电子器件和光电路集成在一块半导体衬底上的新器件.新型器件利用声表面波改变光前进方向的声—光效应,迅速处理不同波长的光信号,为将来发展声—光—电集成电路(AOEIC)奠定基础.     

新结构光集成电路

<正>据日本《电视学会志》1992年第1期报道,德岛大学工学部的酒井副教授等和松下寿电子工业公司共同研制在Si衬底上生长的GaAs单晶中插入发光器件,成功地制作了GaAs,Si混合型光IC。要开拓计算机和电子设备内的光通信的通路,就需实现超高速、高集成度的IC。     

硅衬底结构LED芯片阵列封装热可靠性分析

LED阵列封装是高密度电子封装的解决方案之一,LED的光集成度得到提高,总体输入功率提高,但同时其发热量大,封装结构如果不合理,那么在温度载荷下各层材料热膨胀系数的差异将会导致显著的热失配现象,从而将会大大缩短LED的寿命。为此,兼顾散热和封装的可靠性设计与表面贴装式将芯片直接焊接在铝基板上不同的是采用硅衬底过渡,同时在硅衬底上布置电路这一结构。这种结构的优点是可以通过硅衬底的过渡来降低热失配对封装结构的影响,同时硅衬底作为电路层则省去了器件引脚。通过对4×4的LED芯片阵列结构进行有限元模拟,分析了温度对带有硅衬底的LED芯片阵列封装可靠性影响,同时对硅衬底进行分析和总结。     

在GaAs衬底上形成量子点

<正>据日本《于L/亡汐,>学会志》1992年第10期报道,日本新技术事业团在GaAs衬底上已成功制成称作量子点、大小为100nm以下的超微细晶粒。量子点把电子控制在超微细空间中时,是利用量子效应器件的基本结构,有可能成为超高速光开关和高效激光器。 所发展的技术是在GaAs衬底上,利用CVD法把InP生长成岛状,形成边宽75nm,高25nm锥形的点,把这种InP岛状晶体埋到InGaP中,照射Ar激光,在室温下可观察到波长约800nm的强发光。因发光波长移动到短波侧,这样,岛状晶体可产生量子效应。进一步控制岛状晶体的排列,并制成均匀的结构,可望实现实用化的量子点器件。     

室温电抽运硅基ZnO薄膜的随机激光

在硅衬底上制备了基于ZnO多晶薄膜的金属-绝缘层-半导体(MIS)器件,该MIS器件在室温下被施以不断增大的正向偏压时,来自于ZnO薄膜的紫外发光从自发辐射转变为受激辐射,并产生随机激光.     

图形化衬底对GaN基LED电流与发光特性的影响

在传统蓝宝石衬底(CSS)和图形化蓝宝石衬底(PSS)上分别制备了结构相同的GaN基蓝光发射二极管(LEDs),测试并比较了这两种不同衬底器件的电流与发光特性。结果表明,与CSS-LED相比,PSS-LED在-4V处的反向漏电流降低了两个数量级,峰值波长基本不随电流增大而发生显著蓝移,半高宽、输出功率与外量子效率等发光性能也获得明显改善。PSS-LED反向漏电流的减小主要归功于外延层中位错密度的降低,发光性能的改善主要是因为PSS减少了光在LED内部的全反射,提高了光的析出率;PSS-LED的外量子效率随电流下降的行为(droop)并未明显改善,表明位错可能不是引起效率droop的主要原因。     

适合制作SOI结构的多孔硅技术

SOI(绝缘体上硅)衬底适合用来制作高性能器件。在制作SOI衬底方面最有前途的技术是那些以多孔硅氧化为基础的技术。多孔硅具有一系列独特的材料性能,适用于各种不同的SOI加工技术。     

Si基IV族光电器件的研究进展(一)—激光器

Si基光互连具有高速度、高带宽、低功耗、可集成等特点,是解决Si基集成电路发展瓶颈的一个重要途径。在Si基光互连的关键器件中,除了Si基高效光源以外,其他的器件都已经实现。同为IV族元素的Ge具有独特的准直接带隙的能带结构,有望通过能带工程等手段实现高效发光。近年来,Si基IV族发光材料和发光器件有了许多重要进展。回顾了Si基IV族发光材料和发光器件的最新成果,如Si衬底上张应变的Ge、Ge发光二极管及激光器、GeSn发光器件,并对结果进行了讨论。最后展望了Si基IV族激光器的发展趋势。     

光放大器及其应用技术

光放大器是长距离大容量光纤通信线路的重要器件，目前应用的器件主要是掺杂稀土元素的光放大器，文章详细阐述了该器件的原理，特性和应用技术，同时还讨论了非硅衬底的非硅纤放大器。此外，对于半导体光放大器和喇曼光放大器的主要问题也作了说明。     

硅发光研究与进展

微电子技术的瓶颈和信息技术发展的需求加速了光电子学在硅基材料上实现光信息处理、光电子集成的研究,利用硅基材料制造出高质量的发光器件对光电子学以至整个信息技术均具有重要意义.由于受间接带隙能带结构的限制,天然硅材料具有很低的发光效率,不利于硅光源的实现.通过采用人工改性的方法提高硅的发光效率,多孔硅、硅纳米晶体、掺Er3+硅纳米晶和硅的受激拉曼散射均是目前可实现硅发光甚至硅激光的可行途径.回顾硅发光研究的历史进程,归纳总结了近年来可实现硅发光几种方法的原理、特点以及当前的研究进展.相信随着硅发光效率的提高及器件制备工艺的发展,硅发光研究不久将出现重大突破性成果,并有可能引起新的信息技术革命.     

硅基锗材料的外延生长及其应用

硅是最重要的半导体材料,在信息产业中起着不可替代的作用。但是硅材料也有一些物理局限性,比如它是间接带隙半导体材料,它的载流子迁移率低,所以硅材料的发光效率很低,器件速度比较慢。在硅衬底上外延生长其它半导体材料,可以充分发挥各自的优点,弥补硅材料的不足。本文介绍了硅衬底上的锗材料外延生长技术进展,讨论了该材料在微电子和光电子等方面的可能应用,重点介绍了它在硅基高速长波长光电探测器研制方面的应用。     

硅基发光材料和器件研究的进展

发光器件和集成电路都是信息技术的基础。如果能将它们集成在一个芯片上,信息传输速度,储存和处理能力将得到大大提高,它将使信息技术发展到一个全新的阶段,但是,现在的集成电路是采用硅材料,而发光器件则用ｉｌｌ－Ｖ族化合物半导体。Ｉｌｌ－Ｖ族化合物半导体集成电路,虽然经过多年的研制,但至今还不成熟。因此,研究硅基发光材料和器件成为发展光电子集成的关键。本文评述了目前取得较大进展的几种主要硅基发光材料和器件的研究,包括掺铒硅、多孔硅、纳米硅以及 Ｓｉ／ＳｉＯ_２等超晶格结构材料,并展望了这些不同硅基发光材料和发光器件在光电集成中的发展前景。     

用纳米晶材料制作光电子器件的研究

硅纳米晶材料最有希望用于制作有源器件,如调制器、光放大器和发光二极管等.人们观测到纳米晶中发光的蓝移与晶体尺寸成正比,其发光效率通常比体材料的发光效率要高.但是,硅的间接带隙所产生的难以克服的余辉将导致相当长的辐射复合寿命(μs数量级),这将限制硅纳米晶光电子器件的发光亮度和发光效率.如果采用等离子激元增强光发射机理提高硅纳米晶的辐射发射速率,则可将硅量子点材料视为能取代直接带隙化合物半导体材料的光学材料.     

高亮度场致发光器件

日本夏普公司采用独立的发光层研制成高亮度的绿色、红色场致发光器件。为了使场致发光器件多色化,该公司通过在 ZnS层中掺杂稀土类元素的氟化物得到了特有的发光颜色。掺杂的元素是 ZnS:TbF_3(绿色)和 CaS:Eu(红色),实现了场致发光器件的高亮度化。绿色场致发光器件的构造是:在玻璃衬底上形成透明电极、绝缘膜、激发层、绝缘层、反向电极;通过在氩气中溅射各自的混合粉末形成发光层,选择由 SiO_2、Si_3N_4、Al_2O_3、Y_2O_3等组成的单层或复合膜作为上下