發(fā)布時(shí)間：2021-04-24 23:59

　　隨著無線通信瓶頸的出現(xiàn),可見光通信進(jìn)入人們的視野中,而發(fā)光二極管以其響應(yīng)速度快、功耗小、快速反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn),普遍應(yīng)用到可見光通信中。基于GaN材料的光子結(jié)構(gòu)器件具有發(fā)射、透射、調(diào)制和探測的能力,對于可見光波段的光電器件的集成具有很大的意義。InGaN/GaN多量子阱二極管具有寬帶發(fā)射。因此,當(dāng)MQW二極管用作光電二極管時(shí),它可以在發(fā)射光譜一半的短波長內(nèi)有所響應(yīng)。本文主要對多量子阱二極管空間發(fā)光和探測能力進(jìn)行了研究,成功實(shí)現(xiàn)了硅襯底GaN基可見光通信芯片。主要工作成果如下:本文我們在硅襯底GaN晶圓上設(shè)計(jì)了片上光子集成系統(tǒng),設(shè)計(jì)光源和探測器使用相同的InGaN/GaN多量子阱二極管結(jié)構(gòu)和加工過程,利用硅去除和背面晶圓蝕刻技術(shù),將光源、波導(dǎo)和探測器加工制備在懸空薄膜上,形成片上可見光通信系統(tǒng)。硅襯底GaN基可見光通信芯片包括一對懸空的MQWD和連接的波導(dǎo)。當(dāng)一個(gè)MQWD作為光源,另一個(gè)作為探測器時(shí),形成平面內(nèi)單向可見光通信系統(tǒng),傳輸速率到100Mbps;當(dāng)兩個(gè)MQWD同時(shí)作為光源和探測器時(shí),形成平面內(nèi)同時(shí)同頻全雙工通信系統(tǒng),傳輸速率到1MHz;當(dāng)其中一個(gè)MQWD作為光源,外部用商用探測器接收時(shí)... 

【文章來源】：南京郵電大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：56 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
專用術(shù)語注釋表
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 III族氮化物半導(dǎo)體材料的發(fā)展
        1.1.2 GaN基器件的發(fā)展
        1.1.3 可見光通信器件的發(fā)展
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要研究內(nèi)容
    1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)
第二章 硅襯底GaN基光電器件的研究基礎(chǔ)
    2.1 GaN基發(fā)光二極管
        2.1.1 LED發(fā)光原理
        2.1.2 LED的伏安特性
        2.1.3 GaN基 LED結(jié)構(gòu)
    2.2 GaN基光電探測器
        2.2.1 光電探測器工作原理
        2.2.2 GaN基光電探測器的分類
    2.3 本章小結(jié)
第三章 基于InGaN/GaN多量子阱的可見光通信芯片
    3.1 概述
    3.2 晶圓外延結(jié)構(gòu)
    3.3 芯片的制備
        3.3.1 制備工藝介紹
        3.3.2 芯片制備流程
    3.4 器件性能分析
        3.4.1 基于InGaN多量子阱二極管的伏安特性
        3.4.2 光電和電光的轉(zhuǎn)換性能
        3.4.3 光譜特性測試
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于InGaN/GaN多量子阱的可見光通信系統(tǒng)
    4.1 概述
    4.2 平面內(nèi)單向可見光通信系統(tǒng)
    4.3 平面外單向可見光通信系統(tǒng)
    4.4 平面內(nèi)全雙工通信系統(tǒng)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 空間同時(shí)發(fā)光與探測的測試與分析
    5.1 空間發(fā)光探測性能測試
        5.1.1 系統(tǒng)的搭建
        5.1.2 商用LED特性分析
    5.2 空間發(fā)光探測性能測試結(jié)果
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 論文工作總結(jié)
    6.2 未來工作展望
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文
附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間申請的專利
附錄3 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]同質(zhì)集成光源、光波導(dǎo)和光電探測器的可見光雙工通信芯片[J]. 王永進(jìn),袁煒,袁佳磊,楊永超,GRNBERG Peter.  南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(03)
[2]硅襯底高光效GaN基藍(lán)色發(fā)光二極管[J]. 江風(fēng)益,劉軍林,王立,熊傳兵,方文卿,莫春蘭,湯英文,王光緒,徐龍權(quán),丁杰,王小蘭,全知覺,張建立,張萌,潘拴,鄭暢達(dá).  中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2015(06)
[3]藍(lán)寶石襯底材料CMP拋光工藝研究[J]. 趙之雯,牛新環(huán),檀柏梅,袁育杰,劉玉嶺.  微納電子技術(shù). 2006(01)

博士論文
[1]可見光通信系統(tǒng)的集成芯片設(shè)計(jì)及其關(guān)鍵器件研究[D]. 施政.南京郵電大學(xué) 2016

碩士論文
[1]GaN基FP-HEMT器件的新結(jié)構(gòu)與解析模型研究[D]. 佘偉波.西安電子科技大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3158306