SOI电光开关中热光效应分析

分析了SOI（silicon-on-insulator）2×2电光开关工作时热光效应对等离子色散效应的影响。采用二维半导器件模拟器PISCES－Ⅱ对器件进行模块。结果表明，热光效应对等离子色散效应的影响与调制区长度密切相关，当调制区长度较短时，热光效应的影响不容忽视；当调制区长度大于500μm时，这种影响可以忽略不计

全耗尽CMOS/SOI工艺

对全耗尽CMOS/SOI工艺进行了研究，成功地开发出成套全耗尽CMOS/SOI抗辐照工艺，其关键工艺技术包括：氮化H2-O2合成薄栅氧、双栅和注Ge硅化物等技术，经过工艺设计，获得性能良好的抗辐照CMOS/SOI器件和电路（包括101级环振、2000门门海阵列等）其中，nMOS:Vt=0.7V,Vds=4.5-5.2V,μeff=465cm^2/（V·S），PMOS：Vt=-0.8V,Vds=-5～-6.3V,μeff=264cm^2/(V·S），当工作电压为5V时，0.8μm环振单级延迟为45ps。

Temperature Dependence of Characteristics for Multimode Interference Based 3-dB Coupler in SOI

The temperature dependence of characteristics for multimode interference (MMI) based 3-dB coupler in silicon-on-insulator is analyzed, which originates from the relatively high thermo-optic coefficient of silicon. For restricted interference 3-dB MMI coupler, the output power uniformity is ideally 0 at room temperature and becomes 0. 32 dB when temperature rises up to 550 K. For symmetric interference 3-dB MMI coupler, the power uniformity keeps ideally 0 due to its intrinsic symmetric interference mechanism. With the temperature rising, the excess loss of the both devices increases. The performance deterioration due to temperature variety is more obvious to restricted interference MMI 3-dB coupler, comparing with that of symmetric interference MMI 3-dB coupler.

双异质外延SOI材料Si/γ-Al_3O_3/Si的外延生长

利用MOCVD（metalorganic chemical vapor deposition）和APCVD（atmosphere chemical vapor deposition）硅外延技术在Si(100)衬底上成功地制备了双异质Si/γ-Al_2O_3/Si SOI材料。利用反射式高能电子衍射（RHEED）、X射线衍射（XRD）及俄歇能谱（AES）对材料进行了表征。测试结果表明，外延生长的γ-Al_2O_3和Si薄膜都是单晶薄膜，其结晶取向为（100）方向，外延层中Al与O化学配比为2:3。同时，γ-Al_2O_3外延层具有良好的绝缘性能，其介电常数为8.3，击穿场强为2.5MV/cm。AES的结果表明，Si/γ-Al_2O_3/Si双异质外延SOI材料两个异质界面陡峭清晰。

紧缩型SOI多模干涉光开关的设计

提出了一种新的紧缩型SOI多模干涉（MMI）光开关。开关由单模输入输出波导和MMI耦合器组成。通过在多模波导区域引入调制区，利用Si的等离子色散效应（PDE）改变调制区的折射率来实现开关动作。用FD-BPM方法对开关的工作原理和性能进行了模拟与分析。结果表明，光开尖良好的综合性能，而整个开关的长度只有7mm。

SOI Waveguides Fabricated by Wet-Etching Method

SOI waveguides fabricated by wet-etching method are demonstrated. The single mode waveguide and 1×2 3dB BBI splitter are analyzed and designed by three dimensional beam propagation method to correct the error of effective index method and guided mode method. The devices are fabricated. Excellent performances, such as low propagation loss of -1.37dB/cm, low excess of -2.2dB, and good uniformity of 0.3dB, are achieved.

一种新型SOI Mach-Zehnder干涉型电光调制器的设计

在超紧缩双曲锥形3 dB多模干涉耦合器的基础上，设计了一种新的Silicon-on-insulator (SOI) Mach-Zehnder干涉型电光调制器。与传统的Y分支器相比，双曲锥形3 dB耦合器的制作容差大，而长度缩短了近30％，使得整个器件的尺寸大幅减小。调制区采用横向注入的PIN结构，模拟结果表明

SOI梯形截面光波导的模式分析

采用有效折射率和转移矩阵理论相结合的方法得到了SOI梯形光波导的本征模方程。计算得到的有效折射率与WKB法相比误差不超过10~(-5)，其垂直方向电场分布与BPM模拟结果基本相符。首次得到了SOI梯形波导的单模曲线和其近似解析表达式，此结果与修正的WKB法一致。

载流子吸收对SOI Mach-Zehnder干涉型电光调制器性能的影响

分析了载流子吸收对SOI材料制作的Y分支型Mach-Zehnder干涉型电光调制器/开关性能的影响，并提出了改进器件性能的一些措施。

不同能量氮氧共注入形成的多层SOI结构

将氮和氧离子在不同能量不依次注入于硅片，并经1200 ℃，2h高温退火后，形成具有含有中间硅层的夹心埋层SOI结构。对该样品做俄歇电子能谱（AES）、剖面透射电镜（XTEM）、二次离子质谱（SIMS）和击穿场强等测试，表明退火后形成具有Si-N-O、Si和Si_2O夹心埋层的SOI结构。其击穿场强最大为5 * 10~6V/cm，与普通剂量SIMOX的相当。测试还发现氮在界面处有明显的富集效应，而且其在前界面的富集行为明显大于其在后界面的。

CMOS/SOI 4Kb SRAM总剂量辐照实验

研究了CMOS/SOI 4Kb静态随机存储器的抗总剂量辐照性能。CMOS/SOI 4Kb静态随机存储器采用1K * 4的并行结构体纱，其地址取数时间为30ns，芯片尺寸为3.6mm * 3.84mm；在工作电压为3V时，CMOS/SOI 4Kb静态随机存储器抗总剂量高达5 * 10~5R(Si)，能较好地满足军用和航天领域的要求。

快速响应SOI马赫曾德热光调制器

给出了Y分支MZI热光调制器的模型，实验研制了基于SOI（silicon-on-insulator）的MZI热光调制器，调制器的消光比为16.5dB，开关的上升时间为10μs，下降时间为20μs，相应的功耗为0.39W

BPM方法在SOI结构中的应用

采用交错隐式算子分裂（ADI）算法，设计、实现了一种高速、高精度的波束传播方法（BPM）来模拟SOI波导中不同偏振态的光传输，研究了PML边界层的选取对虚传播计算基模和基模传播常数的影响，给出了大光腔SOI波导结构不同偏振的基模传播常数。

4 * 4区域调制多模干涉耦合器SOI光波导开关的设计

根据区域调制多模干涉耦合器光开关的工作原理，以2 * 2区域调制多模干涉光开关为基础，采用级联的方式设计了4 * 4区域调制多模干涉SOI光波导开关。用有限差分二维BPM方法模拟了器件在不同工作状态下的光场传输情况。器件工作波长为1.55 μm，在不计耦合损耗时器件的平均插入损耗小于2.0 dB/cm。

估算SOI单模脊形弯曲波导最小弯曲半径的简单方法

采用有效折射率方法计算了SOI弯曲波导由于辐射损耗引起模式截止的最小弯曲半径，得到了一个估算弯曲波导的最小弯曲半径的解析表达式。