基于標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的Si-LEDs及其構(gòu)成的光互連系統(tǒng)研究.pdf

1、將硅基光電子技術(shù)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(nèi)部串?dāng)_、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(shí)能夠充分利用現(xiàn)有成熟的集成電路工藝，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制作，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。而高效的硅基發(fā)光器件（Si-LEDs）及光探測(cè)器是實(shí)現(xiàn)硅基光電子集成回路（Optoelectronic Integrated Circuits,OEICs）的基礎(chǔ)和核心，但其發(fā)光強(qiáng)度和轉(zhuǎn)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(shù)，研究并制作了OEICs的關(guān)鍵部件，主要包括Si-LEDs、硅基探測(cè)器件及其相關(guān)的光互連系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)正向注入Si-LEDs的光譜特性及發(fā)光機(jī)理等問題進(jìn)行了深入研究，主要工作內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　?。?）首先整理和分析了半導(dǎo)體發(fā)光的物理基礎(chǔ)，主要包括了半導(dǎo)體材料發(fā)光的物理機(jī)制、發(fā)光機(jī)理、載流子復(fù)合理論、光電轉(zhuǎn)化可逆性原理以及評(píng)價(jià)發(fā)光好壞的關(guān)鍵指標(biāo)。詳細(xì)介紹了硅基發(fā)光器件的國內(nèi)外研究進(jìn)展和現(xiàn)狀，重點(diǎn)

3、介紹了與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝兼容的Si-LEDs的研究進(jìn)展，并闡明了其工作原理及優(yōu)勢(shì)。
　?。?）然后詳細(xì)研究了多種基于標(biāo)準(zhǔn)CMOS技術(shù)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的考慮、電學(xué)及光學(xué)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路以及最后的測(cè)試結(jié)果分析，展示了如何成功制作項(xiàng)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(jī)理。
　　（3）最后針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)CMO