硅基微腔器件的理论与测试研究
为了延续摩尔定律,世界各国都致力于开发高速海量低成本的集成光电器件。采用硅光子学技术实现片间甚至片上光互连成为该领域的研究热点。由于硅材料是间接带隙材料,难于实现片上光源,制约了该领域的发展。采用混合集成技术,将具备圆形微腔结构的Ⅲ-Ⅴ族激光器通过键合工艺集成到硅波导结构上,可以形成高效的硅基混合集成光源,成为解决硅基光源的有效手段。 本论文研究了硅基微盘的模式特性,搭建了硅基微环的光纤耦合测试系统,并对硅基键合工艺进行了探索,主要得到了以下几个方面的成果: (1)介绍了硅基微盘的基本原理和性能参数,通过求解麦克斯韦方程组,得到了微盘的色散方程。通过数值分析方法,得到了微盘的有效折射率曲线和色散分布,比较了不同半径微盘结构的模式特性和性能参数。在上述基础上,对表面等离子体微盘进行了模拟,计算了它的Q值,并与硅基微盘结构进行了比较。 (2)介绍了光纤耦合测试的基本原理,利用该测试系统对带有光栅耦合器的微环器件进行了测试,初步测得光栅耦合器的效率为39％。搭建光纤耦合自动化测试系统,对带有光栅耦合器的微环结构进行了测试,得到了微环的谐振光谱,初步测试得到微环的FSR为3nm,Q值约为8000。 (3)介绍了硅基键合工艺的基本原理,比较了常用的几种键合技术的优劣。研究了采用苯并环丁烯(BCB)材料作为中间层的键合工艺,测试了BCB材料的性能和键合强度,得到了良好的键合中间层。
硅基微腔器件;集成电路;键合工艺;光纤耦合;测试系统
华中科技大学
硕士
物理电子学
汪毅
2011
中文
TN407
59
2012-12-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）