功能性器件的片上集成技術是半導體行業(yè)蓬勃發(fā)展的基礎,歷經幾十年的開拓,片上集成化成為了半導體器件研究的重中之重。在這其中光學器件是半導體的研究領域中的重要組成部分,光學器件不僅僅需要片上集成化,而且要不斷朝向亞波長尺寸和材料體系多元化的方向前進。伴隨著硅基材料體系通過納米制備技術的發(fā)展不斷突破摩爾定律的同時,其他材料體系的研究也為片上半導體器件提供了補充甚至創(chuàng)造了新的方向。僅僅近在十年前,甲氨基鹵化鉛鈣鈦礦從光伏領域出發(fā)逐步走入研究者們的視野。鈣鈦礦材料表現(xiàn)出了非常穩(wěn)定的自發(fā)輻射放大和激光出射的光學性質并且?guī)犊烧{,而量子效率甚至能夠接近100%,種種優(yōu)異性質將帶來的是光電子器件領域的產業(yè)革新。在當前的研究中,針對材料性質進行深入探索的同時也在成熟的半導體器件架構中將鈣鈦礦材料直接制備成光器件。然而問題在于目前產業(yè)中尚未開發(fā)出應用于鹵化物鈣鈦礦的制備工藝,在大多數(shù)情況下自然合成生長的鈣鈦礦微米片和納米線通常具有隨機的尺寸大小,無法成為形狀可控且激光模式可調的片上集成器件。鈣鈦礦半導體的更豐富的片上器件應用則受到了阻礙。本論文從解決鹵化物鈣鈦礦的片上集成中面臨的重要問題的研究點出發(fā),首次...

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的和意義
    1.2 鈣鈦礦片上集成器件的發(fā)展概況
        1.2.1 鈣鈦礦材料性質及其光學應用發(fā)展
        1.2.2 鈣鈦礦片上集成的研究理念
        1.2.3 鈣鈦礦激光研究現(xiàn)狀
        1.2.4 鈣鈦礦光電探測器研究及應用前景
        1.2.5 渦旋激光在片上集成中的進展
    1.3 現(xiàn)有研究結果的不足
    1.4 本文的主要研究內容
第2章 甲氨基鹵化物鈣鈦礦的光集成
    2.1 引言
    2.2 甲基氨基鹵化鉛鈣鈦礦及其制備加工
        2.2.1 甲基氨基鹵化鉛鈣鈦礦的生長及半導體性質
        2.2.2 甲基氨基鹵化鉛鈣鈦礦材料的光學性質
        2.2.3 甲基氨基鹵化鉛鈣鈦礦與傳統(tǒng)半導體工藝兼容性
    2.3 鈣鈦礦光電探測器工作機理
        2.3.1 工作機理
        2.3.2 光電探測器的暗電流
        2.3.3 光電探測器性能的關鍵參數(shù)
    2.4 鈣鈦礦集成渦旋激光源
        2.4.1 光學渦旋的奇點和拓撲荷數(shù)
        2.4.2 具有特定軌道角動量的渦旋光
    2.5 本章小結
第3章 鈣鈦礦微盤激光器的制備和表征
    3.1 引言
    3.2 鈣鈦礦可調集成激光器
        3.2.1 波長可調鈣鈦礦微盤激光器的設計
        3.2.2 可調鈣鈦礦激光器性能表征
        3.2.3 可調機理分析及討論
    3.3 鈣鈦礦的自上而下的刻蝕制備技術
        3.3.1 刻蝕鈣鈦礦樣品的制備流程
        3.3.2 樣品的光學測量表征
    3.4 圓盤鈣鈦礦激光器的激光性質
        3.4.1 不同尺寸鈣鈦礦微盤表現(xiàn)的激光性質
        3.4.2 自上而下刻蝕鈣鈦礦微盤激光器的可重復性
        3.4.3 具有單向出射性的微盤激光器
        3.4.4 制備特殊形狀鈣鈦礦結構
        3.4.5 利用刻蝕鈣鈦礦結構對光電探測器的探索
    3.5 本章小結
第4章 鈣鈦礦渦旋片上激光光源
    4.1 引言
    4.2 渦旋激光的片上鈣鈦礦器件設計和制備
        4.2.1 鈣鈦礦渦旋激光器設計
        4.2.2 鈣鈦礦薄膜的制備及圖案化器件加工
        4.2.3 激光性能驗證和器件制備工藝
    4.3 鈣鈦礦渦旋片上激光器
        4.3.1 垂直腔面發(fā)射激光
        4.3.2 具有不同拓撲荷數(shù)的渦旋片上激光器
    4.4 本章小結
第5章 片上集成鈣鈦礦光電探測器
    5.1 引言
    5.2 集成鈣鈦礦光電探測器的設計
    5.3 集成鈣鈦礦光電探測器的制備及性能參數(shù)
        5.3.1 光電探測器的制備
        5.3.2 光電探測器的光電性能參數(shù)
    5.4 集成鈣鈦礦光電探測器的納米顆粒檢測
        5.4.1 鈣鈦礦光電探測器的微小顆粒探測
        5.4.2 鈣鈦礦光電探測器的實時探測
    5.5 本章小結
結論
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷



本文編號：3750229