SOI热光调制器

SOI光波导器件前沿研究光电信息学院赵正松2011059050025摘要：SOI（Silicon-on-insulator绝缘衬底上的硅）是一种折射率差大、波导传输损耗小的新型材料，SOI基光电子器件具有与微电子工艺兼容、能够实现OEIC单片集成等优点，近年来随着SOI晶片制备技术的成熟,SOI 基波导光波导器件的研究日益受到人们的重视.介绍了弯曲波导、光耦合器、可调谐光衰减器、光调制器和光开关等常见的SOI基光波导器件的一些研究进展。

引言：光纤通讯网络中，波分复用（WDM）是提高传输速率和扩大通讯容量的理想途径:通过在单根光纤中多个波长的复用，可以充分利用光纤巨大的带宽资源,实现不同数据格式信息的大容量并行传输，同时又可降低对器件的超高速要求。

在WDM网络中，网际间交叉互联（OXC）光信号上下载路（OADM）,以及波长变换等关键技术的实现使得WDM 网络具有高度的组网灵活性、经济性和可靠性。

在WDM光网络中，网际OXC和节点OADM功能是最核心的技术，光滤波器、光耦合器、光开关、可变光衰减器、波长变换器、复用与解复用器等是最关键的器件[1].在基于各种材料的光波导器件中,硅基光波导器件格外引人注目。

硅基光波导材料有SOI絶缘体上的硅）、SiO2/Si和SiGe/Si等多种.硅基光波导的优势在于:硅片尺寸大、质量高、价格低;硅基光波导材料具有较大的折射率差，便于缩小器件尺寸和实现平面光波回路（PLC单片集成；电学性能好，易于控制, 具备光电混合集成的潜力;机械性能好,加工方便,可以光刻腐蚀成各种三维光波导结构；硅的热导性和热稳定性好,可以直接用作集成芯片的热沉,器件封装结构简单.最重要的是硅的加工工艺与传统微电子工艺兼容,适合低成本制作硅基光电子集成（OEIC芯片。

本文主要研究的SOI硅基光波导材料全名为Silicon On Insulator是指硅晶体管结构在绝缘体之上的意思，原理就是在Silicon （硅）晶体管之间，加入绝缘体物质，可使两者之间的寄生电容比原来的少上一倍。

SOI技术的应用阮雄飞09电科2009118216摘要：SOI即绝缘衬底上的硅，也称为绝缘体上的硅。

SOI技术是在顶层硅和背衬底之间引入了一层埋氧化层，是一种具有独特的“Si/绝缘层/Si”三层结构的新型硅基半导体材料。

它通过绝缘埋层（通常为SiO）实现了器件和衬底的全介2质隔离。

有关专家预测，在2012年之后，硅材料无论在质量还是在数量上，以及在直径增大上，都将上一个新的台阶。

现在的电子产品使用SOI材料的趋势将会继续下去，并且SOI覆盖面将会越来越广，可以说，SOI有良好的发展前景。

SOI技术适应范围很广，除了在集成电路中使用外，还被用于微光机电MEMS系统的制造，如3D反射镜阵列开关。

现在，科学家已经开始基于SOI 技术的光通信器件、微机械、传感器和太阳能电池的研发。

东芝研发中心、Atmel 公司、NXP等著名电子材料研发公司已经着力SOI技术的研究和革新，SOI技术正在日新月异地发展中。

因为SOI材料相比于其他硅材料的巨大优点，以及技术进步和市场驱动日益推动着SOI材料的商品化，SOI材料正在以强盛的势头发展着。

随着国际信息产业的迅猛发展，作为半导体工业基础材料的硅材料工业，尤其是SOI材料工业也将随之强势发展。

一、SOI技术在光电子学中的应用SOl材料应用于光电子学中制作光波导器件具有很多优点：SOI光电子工艺与标准的CMOS工艺完全兼容，为实现高集成度的光电子回路提供了可能；SOI材料具有很好的导波特性，传输损耗小；导波层硅和限制层二氧化硅之间的折射率差很大，单个器件有可能做得很小，有利于大规模集成；制备技术成熟多样，成本低廉[1]。

热光器件指的是利用材料的热光效应所制成的光波导器件。

所谓热光效应是指光介质的光学性质(如折射率)随温度变化而发生变化的物理效应。

SOI热光开关的响应速度比其他材料如SiO：和聚合物的要快，可以达到微秒量级甚至更小。

在大规模开关阵列研究方面，中科院半导体所[2]报道了16×16光开关阵列。

SOI结构M—Z型调制器的有限元法分析
赵策洲;刘恩科
【期刊名称】《电子科学学刊》
【年(卷),期】1997(019)001
【摘要】本文提出了采用有限元法分析SOI(Silicon on Insulator)结构M-
Z(Mach-Zehnder)干涉型调制器的新方法。

该方法在大截面单模SOI脊形波导理论的基础上,根据等离子体色散效应分析了这种调制器的电光调制机理;根据有限元法分析了p^+n结大注入时该调制器的电学性质,从而为实际研制成这种干涉型调制器打下了理论基础。

【总页数】4页(P141-144)
【作者】赵策洲;刘恩科
【作者单位】西安交通大学电子工程系;西安交通大学电子工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TN256
【相关文献】
1.光发射机中MZ型波导调制器产生CTB的分析 [J], 蒋洪涛;查开德
2.基于SOI悬浮波导的中红外热光调制器的分析 [J], 檀亚松;余辉;郝寅雷;杨建义;江晓清
3.SOI热光开关调制区结构与速度和功耗关系的有限元法分析 [J], 刘敬伟;王小龙;陈少武;余金中
4.X切Ti：LiNbO_3调制器的有限元法分析 [J], 靳晓民;吴伯瑜;张军;张克潜
5.基于有限元法的新结构LiNbO_3电光调制器的分析与优化 [J], 王皓;胡森;李志扬
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硅基光电子学中的SOI材料陈媛媛【摘要】SOI material is an important kind of optical waveguide materials for silicon-based optoelectronics applications. In this paper,the common preparation methods of SOI materials,including SIMOX-SOI,BE-SOI,Smart Cut,are introduced at first and their different characteristics are compared. Then, the common technology to make optical waveguide using SOI materials,including photolithography and etching,are introduced. Among which,the etching technology is divided into wet-etching and dry-etching.%SOI材料是近年来应用于硅基光电子学中的一种重要的光波导材料.本文首先简要介绍了常见的SOI材料的制备方法,包括注氧隔离(SIMOX-SOI)、硅键合背面腐蚀(BE-SOI)和注氢智能剥离(Smart Cut)等,并比较了它们各自的特点和优劣.其次介绍了SOI材料加工制造波导的基本工艺,包括光刻和刻蚀,其中刻蚀又分为干法刻蚀和湿法腐蚀.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2011(041)009【总页数】5页(P943-947)【关键词】硅基;光电子学;SOI;光波导材料;光波导器件【作者】陈媛媛【作者单位】北京工商大学计算机与信息工程学院,北京100048【正文语种】中文【中图分类】TN2521 引言SOI材料早期主要是应用于微电子学技术中，利用SOI材料可以制作各种高性能及抗辐射电子电路。