键合法制备硅基1.55μm InP-InGaAsP量子阱激光器

在硅基上成功地制备出了1.55μm InP-InGaAsP量子阱激光器.设计并生长了适合于键合的量子阱激光器结构材料,通过直接键合技术,将Si衬底与InP-InGaAsP外延片键合到一起.剥离去掉InP衬底后,在5～6μm的薄膜上制备出20μm条形边发射激光器.室温下,阈值电流160mA(电流密度为2.7kA/cm2),功率可达10mW以上(在约350mA电流下),实现了1.55μm长波长边发射激光器与Si的集成.目前,该结果国际上还未见报道.     

硅基键合InP-InGaAsP量子阱连续激光器的研制

采用键合技术在Si基上制备了InP-InGaAsP量子阱激光器,实现了电注入室温连续工作.采用低温直接键合的方法,将Si衬底和InP-InGaAsP外延片键合在一起,并制成条宽6μm的脊波导边发射激光器.室温连续工作的1.55μm激光器阈值电流为48mA,对应的阈值电流密度和微分电阻分别为2.13kA/cm2和5.8Ω,在约220mA时输出光功率达15mW.     

硅基键合InP-InGaAsP量子阱连续激光器的研制

采用键合技术在Si基上制备了InP-InGaAsP量子阱激光器,实现了电注入室温连续工作.采用低温直接键合的方法,将Si衬底和InP-InGaAsP外延片键合在一起,并制成条宽6μm的脊波导边发射激光器.室温连续工作的1.55μm激光器阈值电流为48mA,对应的阈值电流密度和微分电阻分别为2.13kA/cm2和5.8Ω,在约220mA时输出光功率达15mW.     

硅基键合激光器的研究进展

硅基的光电子集成以及光集成将满足未来信息传输处理的要求。目前制作硅基激光器的方法主要分为两类,异质结外延生长和异质材料键合。键事方法克服了异质结外 可避免的晶格失配和材料热膨胀系数非共容性的缺点,它可以将具有直接带隙结构的半导体材料键合到硅片上,从而制作出硅基键合激光器件。特别是年来来发展起来的低落曙直接合技术,使发光器件与微电子器件的硅基混合光电集成成为可能。     

硅基1.55μm共振腔增强型探测器

报道了一种利用硅乳胶作为键合介质的新型键合技术.高反射率的SiO2/Si反射镜预先用PECVD系统生长在硅片上,然后键合到InGaAs有源区上,键合温度为350℃,无需特殊表面处理,反射镜的反射率可以高达99.9%以上,制作工艺简单,价格便宜.并获得硅基峰值响应波长为1.54μm,量子效率达22.6%的窄带响应,峰值半高宽为27nm.本方法有望用于工业生产.     

键合方法研制InAsP/InGaAsP量子阱1.3μm垂直腔面发射激光器

设计并研制了由InAsP/InGaAsP应变补偿多量子阱有源层、SiO2/TiO2介质薄膜和GaAs/Al(Ga)As半导体分布布拉格反射镜（DBR）构成的垂直腔面发射激光器（VCSEL) . 采用直接键合技术实现InP基有源层与GaAs基DBR的晶片融合,并经过侧向湿法腐蚀定义电流限制孔径和沉积介质薄膜DBR等关键器件工艺,研制出InAsP/InGaAsP量子阱垂直腔面发射激光器,其阈值电流为13.5mA,单模激射波长为1288.6nm.     

键合方法研制InAsP/InGaAsP量子阱1.3μm垂直腔面发射激光器

设计并研制了由InAsP/InGaAsP应变补偿多量子阱有源层、SiO2/TiO2介质薄膜和GaAs/Al(Ga)As半导体分布布拉格反射镜(DBR)构成的垂直腔面发射激光器(VCSEL).采用直接键合技术实现InP基有源层与GaAs基DBR的晶片融合,并经过侧向湿法腐蚀定义电流限制孔径和沉积介质薄膜DBR等关键器件工艺,研制出InAsP/InGaAsP量子阱垂直腔面发射激光器,其阈值电流为13.5mA,单模激射波长为1288.6nm.     

1.55μm AlGaInAs/InP小发散角量子阱激光器的仿真和制备

理论仿真和实验制备了AlGaInAs/InP材料1.55 μm小发散角量子阱激光器。为了扩展近场光场并减小内损耗,将一个非对称模式扩展层插入到外延结构的下盖层当中。仿真结果表明,该模式扩展层除了少量增加激光器阈值电流以外,在不影响激光器其它性能的情况下能显著减小激光器的垂直远场发散角。实验结果与理论仿真高度吻合。成功制备出脊宽4 μm,腔长1000 μm的脊波导小发散角激光器。在端面未镀膜的情况下,该激光器阈值电流为56 mA,输出功率为17.38 mw@120 mA,斜率效率可以达到0.272 W/A。实验测得垂直远场发散角为29.6°,相比较传统激光器减小了约35.3%。     

介质辅助键合Ⅲ-Ⅴ/硅基混合集成金属限制激光器

硅基键合Ⅲ-Ⅴ材料激光器,作为互补氧化物半导体(CMOS)兼容硅基光互连系统中的一个关键元件,近年来引起了人们的高度重视并得到了广泛的研究。金属限制结构可以增强器件对光场的限制,提高界面反射率和工艺容差,从而实现小体积低能耗硅片上集成光源。对金属限制介质辅助键合Ⅲ-Ⅴ/硅基混合集成激光器进行了研究,介绍了该激光器的基本原理和实验方案,并对制作的不同结构激光器的特性进行了分析,该研究工作的开展将有助于实现Ⅲ-Ⅴ/硅基混合集成激光器在低能耗高带宽的硅基光互连中的应用。     

硅基1.55μm共振腔增强型探测器

报道了一种利用硅乳胶作为键合介质的新型键合技术.高反射率的SiO2/Si反射镜预先用PECVD系统生长在硅片上,然后键合到InGaAs有源区上,键合温度为350℃,无需特殊表面处理,反射镜的反射率可以高达99.9%以上,制作工艺简单,价格便宜.并获得硅基峰值响应波长为1.54μm,量子效率达22.6%的窄带响应,峰值半高宽为27nm.本方法有望用于工业生产.     

应用于光互连的金属限制介质辅助键合III-V/硅基混合集成激光器

硅基键合III-V 材料激光器,作为互补氧化物半导体(CMOS)兼容硅基光互连系统中的一个关键元件,近年来引起了人们的高度重视并得到了广泛的研究。金属限制结构可以增强器件对光场的限制,提高界面反射率和工艺容差,从而实现小体积低能耗硅片上集成光源。对金属限制介质辅助键合III-V/硅基混合集成激光器进行了研究,介绍了该激光器的基本原理和实验方案,并对制作的不同结构激光器的特性进行了分析,该研究工作的开展将有助于实现III-V/硅基混合集成激光器在低能耗高带宽的硅基光互连中的应用。     

硅／硅直接键合SDB硅片的减薄研究

研究了硅／硅直接键合ＳＤＢ硅片的精密机械／化学抛光减薄方法，进行了实验，分析了减薄后工作硅膜的平整性和膜厚的均匀性等重要技术指标，讨论了影响这些技术指标的因素。     

Fabrication of 1.55μm Si-Based Resonant Cavity Enhanced Photodetectors

A novel bonding method using silicate gel as bonding medium is developed.High reflective SiO2/Si mirrors deposited on silicon substrates by e-beam deposition are bonded to the active layers at a low temperature of 350℃ without any special treatment on bonding surfaces.The reflectivities of the mirrors can be as high as 99.9%.A Si.based narrow band response InGaAs photodetector is successfully fabricated,with a quantum efficiency of 22.6% at the peak wavelength of 1.54μm,and a full width at half maximum of about 27nm.This method has a great potential for industry processes.     

硅／硅直接键合界面的AES分析

本文应用AES分析的方法,对硅/硅直接键合界面进行了研究,给出了实验结果,并对实验结果进行了分析论证。     

大功率硅-硅直接键合静电感应晶闸管的研制

文章提出了用硅-硅直接键合（SDB）工艺替代静电感应晶闸管（SITH）中的二次外延，有效地提高了栅阴极击穿电压，增强了通过栅极正向阻断阳极电压的能力。对键合过程中硅-硅界面进行了研究，提出了提高界面质量的工艺措施；同时，给出了控制栅阴极击穿电压一致性的方法。对采用此方法制成的SITH的I-V特性进行了测量，并给出了实际测试结果。     

硅／硅直接键合制造双极型静电感应晶体管

用硅/硅直接键合片(SDB)代替了高阻外延片成功地制造了新型电力器件双极型静电感应晶体管(BSIT),正向阻断电压800V以上,漏极输出电流2A,展示了SDB片广阔的应用前景。     

全固源分子束外延InAsP/InGaAsP多量子阱1.55μm激光器

利用新型全固源分子束外延技术 ,对 1 .5 5 μm波段的 In As P/ In Ga As P应变多量子阱结构的生长进行了研究。实验表明 ,较低的生长温度或较大的 / 束流比有利于提高应变多量子阱材料的结构质量 ,而生长温度对材料的光学特性有较大的影响。在此基础上生长了分别限制多量子阱激光器结构 ,制作的氧化物条形宽接触激光器实现了室温脉冲工作 ,激射波长为 1 5 63 nm,阈值电流密度为 1 .4k A/ cm2 。这是国际上首次基于全固源分子束外延的 1 .5 5 μm波段 In As P/ In Ga As P多量子阱激光器的报道     

1.064μm脉冲高功率量子阱激光器阵列

采用应变GaInAs/AlGaAs量子阱结构,研制出了激射波长为1.064μm的激光器线阵列.在200ns脉宽、100kHz和50A工作条件下,5mm线阵列的输出功率达到了35W,将三条线阵列进行了二维组装,获得了102W的峰值功率.