本文關(guān)鍵詞：可集成的硅基光互連技術(shù)研究

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【摘要】：2013年,該研究針對(duì)光互連回路中的關(guān)鍵器件進(jìn)行了深入的研究,并對(duì)新型互連器件和互連方式進(jìn)行了探索性的研究,取得的主要工作進(jìn)展包括:硅基片上集成光源方面,探索了有效提高硅基發(fā)光材料光輻射效率的技術(shù)途徑:提出了基于CMOS工藝的硅光發(fā)射二極管(LED)等效電路模型,實(shí)現(xiàn)了在統(tǒng)一的集成電路環(huán)境中發(fā)光二極管和專用驅(qū)動(dòng)電路的協(xié)同設(shè)計(jì);研制了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)集成光發(fā)射陣列芯片。進(jìn)一步研究了金屬微納結(jié)構(gòu)中Purcell效應(yīng)與發(fā)光材料線寬的相互影響關(guān)系,表明表面等離子激元(SPP)模式的傳播損耗和有源材料發(fā)光譜的展寬是獲得極高Purcell系數(shù)的制約因素;進(jìn)一步驗(yàn)證了金屬納米條波導(dǎo)(Nanostrip Metallic Waveguide)有助于降低模式體積,是非常適合用于增強(qiáng)硅材料這類寬線寬發(fā)光材料發(fā)光效率的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。針對(duì)基于光子晶體微腔的高速直調(diào)光源,提出具有交錯(cuò)空氣孔和slot結(jié)構(gòu)的Nanobeam cavity,使微腔Q值的優(yōu)化過(guò)程與模式體積解耦,大大的改善了微腔的調(diào)制帶寬。在硅基集成調(diào)制器方面,對(duì)集成芯片中光波模式的調(diào)控機(jī)制和器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究:提出了新型垂直光接口電光調(diào)制器,節(jié)省了額外的光分束器插入損耗,并具有大的耦合對(duì)準(zhǔn)容差。實(shí)現(xiàn)了一種微環(huán)陣列輔助的馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x(MZI)結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定電光調(diào)制器,既保留了MZI調(diào)制器溫度穩(wěn)定性高的特點(diǎn),同時(shí)又可大幅減小器件尺寸。為實(shí)現(xiàn)硅基集成芯片上對(duì)多波長(zhǎng)光波信號(hào)的傳輸調(diào)控,對(duì)多路硅基集成波分復(fù)用器、光開(kāi)關(guān)和光衰減器等多種功能器件開(kāi)展了研究。提出了一種基于Parent-Sub Ring結(jié)構(gòu)的光分插復(fù)用器,利用熱光效應(yīng)制備出4路分插復(fù)用器。成功制備出高深寬比的光子晶體和多種調(diào)控單元,在此基礎(chǔ)上制備出低功耗、高集成度的光開(kāi)關(guān)和光衰減器。研制出SOI襯底上的高速Ge光探測(cè)器、波導(dǎo)型探測(cè)器和可集成的波導(dǎo)型鍺光電探測(cè)器,實(shí)現(xiàn)了硅基鍺光電探測(cè)器和硅基電光調(diào)制器單片集成的片上光互連。將新型垂直耦合光柵、電光調(diào)制器與鍺探測(cè)器單片集成,從而構(gòu)成硅基單片光電子集成回路,具有光耦合、光調(diào)制以及光探測(cè)功能,能夠?qū)崿F(xiàn)4Gb/s速率片上點(diǎn)到點(diǎn)的單通路光互連。對(duì)新型光互連方式進(jìn)行了探索型的研究,提出了利用硅基光學(xué)微環(huán)構(gòu)成高速軌道角動(dòng)量(OAM)動(dòng)態(tài)編碼/解碼器,在集成芯片上通過(guò)OAM編碼實(shí)現(xiàn)高速無(wú)線光通信的解決方案。對(duì)全硅集成回路進(jìn)行了初步的探索,提出了利用硅基Slot型波導(dǎo)在硅材料強(qiáng)吸收波長(zhǎng)(800~1 100 nm)獲得低傳輸損耗的方案,為利用硅基光源和硅基探測(cè)器構(gòu)成全硅集成回路提供了可能。
【作者單位】： 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所;清華大學(xué);
【分類號(hào)】：TN43
【正文快照】：

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本文編號(hào)：1210942