文档介绍：浙江大学信息与电子工程学系
博士学位论文
砷化镓载流子注入型光开关的研究
姓名:戚伟
申请学位级别:博士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:江晓清
20090609
摘要框国家自然科学基金重点项目支持下,,光开关及其阵列一直是研究与开发的重点,要实现光分组交换层次上的高速全光通信,高速光开关及其阵列是必不可少的关键器件。基于各种物理效应和原理技术,已经研制出了多种光开关,这些光开关在消光比、损耗、偏振依赖等性能方面都已经部分达到相当好的水平。然而要实现纳秒乃至更高速率的光开关,并且同时具备其它完善特性,却一直没有很好的解决方案。、⑷胄вλ芄徊恼凵渎时浠电光效应高两个数量级,而且与偏振无关。采用载流子注入效应的光开关,其开关速度主要取决于载流子的寿命,可以达到っ级。材料具有相对低廉的成本优势,而且器件制作兼容微电子眨虼薌亓髯幼⑷胄凸饪9赜型晌J迪帜擅级高速光开关的重要途径之一。载流子注入型光开关单元器件及其阵列。针对载流子注入型器件制作工艺特点,重点开展了载流子注入型光开关器件的制作工艺研究。通过对基本制作工艺的摸索,成功掌握载流子注入型器件的制作工艺并成功研制出两种载流子注入型光开关单元器件。本论文具有创新性意义的工作主要体现在三个方面:⒄攵孕静憬虾竦耐庋硬牧咸岢隽肆讲礁吹闹谱鞣椒ǎ梅椒ň哂泄ひ占虻ァ⒍设备要求低的特点。使用该工艺流程对载流子注入型器件的制作进行了初步探索,成功研制出嗄8缮型光开关,开关工作电流为2捎醚趵胱幼⑷敫衾氲姆椒ǎ对控制载流子注入侧向扩散问题进行了研究。⒉捎枚嗄8缮妫砗赵露甅结构研制了载流子注入型光开关,其制作工艺避开了全内反射型等结构光开关制作工艺中的离子注入等技术难题。制作该结构器件仅需三次光刻,有效降低了多次套刻误差对器件性能的影响。设计并成功制作了甅凸饪9兀缂ǔざ冉鑫,在注入电流时器件的消光比超过了,;初步测试判断开关的上升、下降沿均在以内。⒗肧弯曲结构、多模干涉结构以及臀宀闫桨宀ǖ挤直鹕杓品治隽丝杀涔馑减器致哿死┱棺缎喂刹ǖ级源湎辔坏挠跋欤徊捎谜庑￢结构光开关集成可以进一步提高光开关的消光比性能,已在聚合物材料热光开关器件上得到验证,并基于材料进行了敕质鞴δ芗傻囊恍┨剿餍允匝椤
<绦芯砍げǔ亓髯幼⑷胄推骷峁┝酥匾5氖笛橐谰荩同时也表明了载流子注入型器件的技术优势。通过改进器件结构以及改善制作工艺,载流子注入型高速光开关将能达到更好的性能指标,以满足各类应用场合的需求。关键词光开关、多模干涉、砷化镓、载流子注入、双异质结、集成光学浙江人学博貉宦畚
一—————————————————————————————————————————一卿,瓽..阤,瓾猻甅琾—琱痵,也比鐁:.·,..,.瑂...瑃甌。甌.。.
.,狹,.琈甌·—.琲,,,浙江人学博貉宦畚,.,甌·甌,.,·琺.
图目录图注入电流密度一定时,等效折射率的变化与芯层厚度的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图光交换系统⋯...⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图机械型光开关⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图微机械型光开关⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图气泡型光开关⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯光开关阵列⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯热光开关阵列⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图早期的光调制器结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯疘光开关阵列及其单元⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯./金内反射型光开关⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯../载流子注入型种止饪9亍疘载流子注入型种止饪9亍嗄8缮鍹甖光开关阵列⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.光束控制型光开关⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图怪瘪詈闲凸饪9亍图涑霾ǖ贾毓剐蚘分支数字光开关⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯嗄8缮鍹甖光开关⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图褂昧苏罅邢嘁破鞯膌光关开关阵列⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯折射率与波长的色散关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..中自由载流子吸收效应所引起的折射率变化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.//双异质结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图电极制作工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..波长材料折射率与组分的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。