SOI光电子集成

SOI（Silicon-on-Insulator)光电子集成已成为十分引人注目的研究课题，其工艺与CMOS工艺完全兼容，可以实现低成本的SOI基整片集成光电子回路。本文综述了近几年来SOI集成光电子器件的发展以及一些最新的研究进展，着重分析几种最新型光无源器件的工作原理和结构，包括SOI光波导、SOI光波导耦合器、SOI光波导开关、相位阵列波导光栅（PAWG）、基于SOI的光探测器等，并介绍了中国科学院半导体所集成光电子国家重点实验室的研究进展。     

SOI光开关速度和损耗的研究

速度和损耗是光开关的两项重要特性指标。章在介绍SOI热光型和电光型开关工作原理的基础上，分析了波导层和埋层二氧化硅厚度、电极材料、载流子寿命以及掺杂、界面质量、模式失配度和对准性等等因素对于速度和损耗的影响，并相应的提出了一些改善方案。     

780℃下液相外延生长周Al_xGa_(1-x)As的生长和掺杂特性

我们研究了780℃下液相外延生长Al_xGa_(1-x)As的生长特性和掺杂特性.本文给出了各种不同x 值的Al_xGa_(1-x)As的生长溶液组分的经验公式,测定了不同x值时的生长速率及掺Mg、Ge、Te、Sn样品的载流子浓度同x值的依赖关系.     

太赫兹Si/SiGe量子级联激光器的能带设计

使用nextnano3模拟软件计算Si/Si1-xGex/Si量子阱的能带结构,对Si/SiGe量子级联激光器有源区的能带结构进行设计,结果表明使用Ge组分为0.27～0.3,量子阱宽度为3nm的SiGe合金与垒宽为3nm的Si层构成对称应变级联异质结构,有利于优化THz Si/SiGe量子级联激光器结构.     

Ⅲ - Ⅴ/Si混合集成激光器研究进展

硅基光互连技术是解决目前电互连制约瓶颈的有效手段,而实用化集成光源的制备对硅基芯片功耗的降低和尺寸的减小有着十分重要的意义。硅基集成激光器在过去的十多年间取得了一系列重要突破,其中III-V/Si混合集成激光器是近期最可能获得实际应用的方案之一。文章简要分析了硅基集成激光器的研究现状,重点介绍了III-V/Si混合集成激光器的研究进展,包括III-V/Si键合激光器和III-V/Si倒装焊激光器的发展和各自存在的问题,并预测了硅基集成激光器的发展方向。     

硅基光子材料和器件的进展

评述硅基光子材料和器件的进展,包括硅二极管的受激发射、具有量子结构的RCE(谐振腔增进型)光电二极管、MOS高频光调制器、SOI光开关阵列和可调谐波长滤波器,重点介绍低插入损耗、快响应的SOI基热光波导开关阵列的最新结果.以SOI为基片,成功地研制出带有全内反射(TIR)镜的重排无阻塞型光开关阵列,并首次研制出16×16阻塞型光开关阵列.在1.55μm波段,插入损耗和偏振相关性随着器件长度的增加而略微增大.如果器件的末端镀上抗反射膜,插入损耗会降低2～3dB,这些器件的上升和下降时间分别为2.1和2.3μs.     

硅基光子材料和器件的进展

评述硅基光子材料和器件的进展，包括硅二极管的受激发射、具有量子结构的RCE(谐振腔增进型)光电二极管、MOS高频光调制器、SOI光开关阵列和可调谐波长滤波器，重点介绍低插入损耗、快响应的SOI基热光波导开关阵列的最新结果.以SOI为基片，成功地研制出带有全内反射(TIR)镜的重排无阻塞型光开关阵列，并首次研制出16×16阻塞型光开关阵列.在1.55pm波段，插入损耗和偏振相关性随着器件长度的增加而略微增大.如果器件的末端镀上抗反射膜，插入损耗会降低2～3dB，这些器件的上升和下降时间分别为2.1和2.3μs.     

微腔调制常温Ge量子点光致发光特性

报道了微腔对Ge量子点常温光致发光的调制特性.生长在SOI硅片上的Ge量子点的常温光致发光呈多峰分布,随波长增加,峰与峰之间的间隔增加.这种多峰结构与SOI硅片所形成的微腔有关,只有满足特定波长的光致发光才能透出腔体并被探测器搜集.模拟结果与实验结果吻合得很好,变功率实验也进一步证实了该结论.     

具有90nm调谐范围的1.3μm Si基MOEMS可调谐光滤波器

利用表面微机械技术,成功制作了1.3μm Si基MOEMS可调谐光滤波器.原型器件在50V的调谐电压下,调谐范围为90nm.该技术可以用于制作1.3μm Si基可调谐光探测器.     

支撑光网络发展的Si基光子集成器件的研究进展

本文报道了可用于光网络系统终端OADM和OXC的Si基长波长量子阱窄带响应光电接收器、MOEMS和F-P TO宽频域光学滤波器、M-Z型 TO光开关和MMI多路分束器以及可变光强衰减器.用应变层SiGe/Si MQW研制的RCE光电接收器响应谱半宽FWHM<6nm,外量子效率η>4.2%;采用表面微机械加工的桥式光学滤波器,当外加电压0→50V,连续可调谐范围达90nm;彩全平面工艺研制的F-P腔TO滤波器,当外加电流0→57mA时,连续可调谐范围达23nm,FWHM<0.5nm.在SOI Si基片上研制的M-Z TO波导光开关,开关时间<30μs,功耗～100mW.开关消光比为-13dB和-10dB,1×4MMI多路分束器输出光声的不均衡性<0.36dB,总插入损耗为6.9dB.用背向对接的MMI构成的M-Z干涉仪实现了光强的可变调最大衰减量26dB,响应时间为100μs,插入损耗为4.8～7dB.