【摘要】：隨著微納米加工工藝的快速進(jìn)步,制備納米結(jié)構(gòu)器件已經(jīng)成為了現(xiàn)實。近年來,基于Ga N材料的諧振光柵器件成為了研究的熱點之一。GaN是一種直接帶隙半導(dǎo)體,有著優(yōu)秀的壓電性能和良好的光電性能。它對溫度和輻射均具有很好的忍耐性,且對許多具有腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)均不敏感。基于以上的這些特性,GaN光柵非常有希望運(yùn)用于制造傳感器件和多傳感平臺,尤其運(yùn)用于傳統(tǒng)傳感器件不能正常工作的惡劣環(huán)境中。本文基于RSOFT軟件對懸空諧振光柵的參數(shù)進(jìn)行計算,并根據(jù)計算的結(jié)果對光柵的結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行了優(yōu)化。該軟件主要基于嚴(yán)格耦合波理論(RCWA)。本文描述了GaN懸空薄膜光柵,該諧振GaN光柵是在硅基GaN平面上制作的。該器件GaN層底部的硅襯底材料被完全刻蝕去除,從而實現(xiàn)完全懸空的GaN薄膜光柵。因此,懸空GaN光柵上下就會完全被低折射率的空氣所包圍,滿足全反射條件,光會被限制在光柵層內(nèi),當(dāng)相位匹配時可產(chǎn)生顯著的諧振效應(yīng)。同時,去除硅襯底還可以防止因為襯底而導(dǎo)致的額外光學(xué)損耗。并且還采用了背后減薄工藝,對GaN薄膜的厚度進(jìn)行減薄,這使得該懸空器件具有低損耗、高反射率、諧振性能優(yōu)異等特性。同時,該器件的諧振特性對介質(zhì)環(huán)境的折射率非常敏感,因此能夠以該光柵為模板,來設(shè)計工作在可見光波段、適用于各種環(huán)境的折射率傳感器。本文采用了角分辨微反射系統(tǒng)對器件進(jìn)行測試,測試結(jié)果與模擬的結(jié)果完全一致。
[Abstract]:With the rapid progress of micro and nanoscale processing technology, preparation of nanostructure devices has become a reality. In recent years, resonant grating devices based on Ga N materials have become one of the hotspots of research..GaN is a kind of direct band gap semiconductor with excellent piezoelectricity and good photoelectric energy. It has good tolerance to both temperature and radiation. It is not sensitive to many corrosive chemicals. Based on these characteristics, GaN gratings are very promising to be used in the manufacture of sensors and multi sensing platforms, especially in bad environments where traditional sensors are not working normally. Based on RSOFT soft parts, the parameters of the suspended resonant grating are calculated and the root is used in this paper. The structure and size of the grating are optimized according to the calculated results. The software is mainly based on the strict coupled wave theory (RCWA). This paper describes the GaN suspended film grating, which is made on the silicon based GaN plane. The silicon substrate material at the bottom of the GaN layer is completely etched out to realize the completely suspended GaN thin film light. As a result, the suspended GaN grating is completely surrounded by low refractive index air and satisfies full reflection conditions. Light will be confined to the grating layer. When the phase matching is matched, a significant resonance effect can be produced. At the same time, the removal of the silicon substrate can also prevent the optical loss due to the substrate. And the process of the backdrop is also used. The thickness of GaN thin film is thinned, which makes the suspension device have the characteristics of low loss, high reflectivity and excellent resonance performance. At the same time, the resonance characteristic of the device is very sensitive to the refractive index of the medium environment. Therefore, the grating can be used as a template to design the refractive index sensor for various environments in the visible light band. The angular resolution micro reflection system is used to test the device. The test results are in good agreement with the simulation results.
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN304.2;TP212

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本文編號：2122976