基于標準CMOS工藝的Si-LEDs及其構成的光互連系統(tǒng)研究.pdf

1、將硅基光電子技術引入到傳統(tǒng)的集成電路中，可以發(fā)揮其天然的并行傳輸和互不干擾特性，有望解決電互連芯片內部串擾、延遲和能耗等問題，大大提高信息處理的能力和精確度，同時能夠充分利用現(xiàn)有成熟的集成電路工藝，實現(xiàn)大規(guī)模制作，因此具有廣闊的應用前景。而高效的硅基發(fā)光器件（Si-LEDs）及光探測器是實現(xiàn)硅基光電子集成回路（Optoelectronic Integrated Circuits,OEICs）的基礎和核心，但其發(fā)光強度和轉換效率尚不夠理想

2、。本研究立足硅亞微米超大規(guī)模集成技術，研究并制作了OEICs的關鍵部件，主要包括Si-LEDs、硅基探測器件及其相關的光互連系統(tǒng)，同時對正向注入Si-LEDs的光譜特性及發(fā)光機理等問題進行了深入研究，主要工作內容及創(chuàng)新點如下：
　?。?）首先整理和分析了半導體發(fā)光的物理基礎，主要包括了半導體材料發(fā)光的物理機制、發(fā)光機理、載流子復合理論、光電轉化可逆性原理以及評價發(fā)光好壞的關鍵指標。詳細介紹了硅基發(fā)光器件的國內外研究進展和現(xiàn)狀，重點

3、介紹了與標準CMOS工藝兼容的Si-LEDs的研究進展，并闡明了其工作原理及優(yōu)勢。
　?。?）然后詳細研究了多種基于標準CMOS技術制作的高功率密度正向注入Si-LEDs。從所采用工藝的角度、器件結構設計上的考慮、電學及光學特性測試實驗的設計思路以及最后的測試結果分析，展示了如何成功制作項目所需的高發(fā)光功率密度硅基片上光源。并深入分析了上述正向注入Si-LEDs的發(fā)光光譜特性及提出新的發(fā)光機理。
　?。?）最后針對標準CMO