隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和各種智能終端的普及,人類工作生產(chǎn)和日常生活對數(shù)據(jù)通信的速度、容量和質(zhì)量的需求正爆發(fā)式的增長。硅基光電子集成芯片,受益于其高集成密度、低能耗、大帶寬、低成本和CMOS兼容等優(yōu)點(diǎn),受到科研界和工業(yè)界越來越多的關(guān)注,被視為下一代光通信、光互聯(lián)和光傳感系統(tǒng)中最有前景的技術(shù)之一。過去幾十年中,無數(shù)的科研工作者投入到硅光集成器件的研究中,取得了許多成果。如今,硅光集成芯片用作光通信、光互聯(lián)和光傳感的技術(shù)路線已經(jīng)明確,大部分功能性器件也已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn),但在大規(guī)模應(yīng)用之前,仍然存有一些問題待解決攻克:有源器件方面,需要解決有源材料結(jié)構(gòu)與硅基芯片混合集成的工藝和成本問題,無源器件方面,一是需要進(jìn)一步提高器件的性能,尤其是用于偏振和模式調(diào)控的器件,二是需要統(tǒng)一器件使用的波導(dǎo)高度。為了進(jìn)一步將硅光集成器件和芯片推向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,本文在用于模場調(diào)控及光電探測的硅光器件方面做了一些研究工作,在無源器件方面,我們提出并實(shí)現(xiàn)了一些硅基集成的高性能偏振和模場調(diào)控器件,在光電探測方面,我們提出并實(shí)現(xiàn)了 一種低成本、CMOS工藝兼容的光熱型光電探測器件。首先,我們研究了片上的偏振調(diào)控器件�；诩壜�(lián)的... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?Ｙｏｌｅ?Ｄ６ｖｅｌｏｐｐｅｍｅｎｔ對２０１３至２０２４年娃光集成芯片市場的預(yù)測

是科學(xué)家們目前的主要研究方向，現(xiàn)階段主流的方法有三種：第一，將ｍ－ｖ族材料薄膜??通過一定的工藝處理與Ｓ０１晶圓鍵合，包括：直接鍵合［８］、肢連鍵合［９］和ＢＣＢ?（笨并環(huán)丁??埔，Ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）鍵合ｌ１Ｑ】（如圖１．２（ｂ）所示為ＢＣＢ鍵合的工藝流程）；第二，直接在??硅材料表面外延生長ＩＩＩ－Ｖ族材料⑴⑴２』（如圖１．２（ｄ）所示），使用如鍺材料或超晶格材料??以減小硅和ＩＩＩ－Ｖ族材料之間的晶格失配［１３］；第三，結(jié)合前兩種方法，首先在硅材料表面??外延生長一層Ｕ１－Ｖ族材料，再將生長的材料鍵合到已經(jīng)有集成器件的硅光芯片上［１４ｉ。其??中，直接在硅材料上外延生長ＩＩＩ－Ｖ族材料的方法，從工藝上來看，最適合應(yīng)用于大規(guī)模??的生產(chǎn)

光調(diào)制器［３１］。??為彌補(bǔ)硅材料較弱的電光效應(yīng)，可以在硅光集成芯片上引入其它具有較強(qiáng)電光效應(yīng)的??材料，以實(shí)現(xiàn)性能更高的電光調(diào)制器，如圖１．３（ｂ）－（ｄ）所示，常見的用于硅基電光調(diào)制的材??料有：鍺［２７］、有機(jī)電光材料［２８］，［２９］、ＩＩＩ－Ｖ族材料［３Ｇ］和石墨烯［３１］。其中，由鍺硅材料設(shè)計(jì)成??的電吸收型調(diào)制器，可以實(shí)現(xiàn)較高的調(diào)制速率，但是其調(diào)制效率較低，因此需要較大的器??件尺寸和較高的能耗（驅(qū)動電壓）；基于有機(jī)電光材料的電光調(diào)制器近年來引起了研究者??的廣泛關(guān)注，受益于材料較高的電光系數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)小尺寸、低電壓和高調(diào)制速率的電光??調(diào)制器，但是有機(jī)材料的工藝條件較為苛刻，且穩(wěn)定性不如半導(dǎo)體材料，是制約其發(fā)展的??因素；由ＩＩＩ－Ｖ族材料的設(shè)計(jì)成的電光調(diào)制器與ＩＩＩ－Ｖ族激光器一樣，受限材料與桂光集成??８??


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