SOI基光子晶体光波导

光子晶体光波导由于其优越的光子局域化性能，因此可以实现任意的弯曲，从而大大减小了集成光路的体积。特别是以SOI材料为基础的光子晶体光波导以其小型化、低损耗的优势而备受人们的关注。介绍了几种类型的SOI基光子晶体光波导，并探索了其潜在的应用前景。

注氮工艺对SOI材料抗辐照性能的影响

分别采用一步和分步注入的工艺制备了氧氮共注形成SOI(SIMON)材料，并对退火后的材料进行了二次离子质谱(SIMS)分析，结果发现退火之后氮原子大多数聚集在SiO2／Si界面处．为了分析材料的抗辐照加固效果，分别在不同方法制作的SIMON材料上制作了nMOS场效应晶体管，并测试了晶体管辐射前后的转移特性．实验结果表明，注氮工艺对SOI材料的抗辐照性能有显著的影响．

低功率消耗、响应快速的SOI基可变光学衰减器

采用绝缘体上Si(SOI)材料制作了马赫-曾德干涉型(MZI)SOI热光可变光学衰减器(VOA),利用隔热槽有效降低器件的功率消耗,提高响应速度.在1 510～1 610 nm波长范围内动态调节范围可达到0～29 dB.与未加隔热槽的相同结构光学衰减器相比,器件插入损耗和调制深度不受影响.最大衰减(29 dB)时功率消耗由360 mW降低为130 mW,器件响应速度提高1倍,响应时间由大于100 μs降为小于50 μs.

Sensitivity of Total-Dose Radiation Hardness of SIMOX Buried Oxides to Doses of Nitrogen Implantation into Buried Oxides

In order to improve the total-dose radiation hardness of the buried oxides(BOX) in the structure of separa tion-by-implanted-oxygen(SIMOX) silicon-on-insulator(SOI), nitrogen ions are implanted into the buried oxides with two different doses,2 × 1015 and 3 × 1015 cm-2 , respectively. The experimental results show that the radiation hardness of the buried oxides is very sensitive to the doses of nitrogen implantation for a lower dose of irradiation with a Co-60 source. Despite the small difference between the doses of nitrogen implantation, the nitrogen-implanted 2 × 1015 cm-2 BOX has a much higher hardness than the control sample (i. e. the buried oxide without receiving nitrogen implantation) for a total-dose irradiation of 5 × 104rad(Si), whereas the nitrogen-implanted 3 × 1015 cm-2 BOX has a lower hardness than the control sample. However,this sensitivity of radiation hardness to the doses of nitrogen implantation reduces with the increasing total-dose of irradiation (from 5 × 104 to 5 × 105 rad (Si)). The radiation hardness of BOX is characterized by MOS high-frequency (HF) capacitance-voltage (C-V) technique after the top silicon layers are removed. In addition, the abnormal HF C-V curve of the metal-silicon-BOX-silicon(MSOS) structure is observed and explained.

埋氧层注氮工艺对部分耗尽SOI nMOSFET特性的影响

研究了埋氧层中注氮后对制作出的部分耗尽SOInMOSFET的特性产生的影响.实验发现,与不注氮的SIMOX基片相比,由注氮SIMON基片制作的nMOSFET的电子迁移率降低了.且由最低注入剂量的SIMON基片制作的器件具有最低的迁移率.随注入剂量的增加,迁移率略有上升,并趋于饱和.分析认为,电子迁移率的降低是由于Si/SiO2界面的不平整造成的.实验还发现,随氮注入剂量的提高,nMOSFET的阈值电压往负向漂移.但是,对应最低注入剂量的器件阈值电压却大于用SIMOX基片制作出的器件.固定氧化物正电荷及界面陷阱密度的大小和分布的变化可能是导致阈值电压变化的主要因素.另外发现,用注氮基片制作出的部分耗尽SOInMOSFET的kink效应明显弱于用不注氮的SIMOX基片制作的器件.

部分耗尽型SOI CMOS模拟电路设计研究

介绍了部分耗尽型SOI MOS器件浮体状态下的Kink效应及对模拟电路的影响.阐述了4种常用体接触方式及其他消除部分耗尽型SOI MOS器件Kink效应的工艺方法,同时给出了部分耗尽型SOIMOSFET工作在浮体状态下时模拟电路的设计方法.

部分耗尽SOI静态存储器位线电路的研究

对部分耗尽SOI CMOS静态存储器的位线电路进行了模拟和研究,详细分析了BJT效应对SRAM写操作过程的影响,给出了BJT效应在SRAM写操作过程的最坏条件和最好条件下存储单元门管的瞬态泄漏电流的模拟结果;在详细分析BJT效应影响的基础上,对"First Cycle"效应进行了全面的研究.结果表明,"First Cycle"效应对写操作影响较大;研究了位线电容负载对存储单元门管体电位的依赖.最后,给出了研究结果.

An Efficient MMI SOI Splitter with Multimode Input/Output Waveguides

A 1×8 multimode interference power splitter with multimode input/output waveguides in SOI material is designed by the beam propagation method and fabricated by the inductive coupled plasma etching technology for use in fiber optics communication systems.The fabricated device exhibits low loss and good coupling uniformity.The excess loss is lower than 0.8dB,and the uniformity is 0.45dB at the wavelength of 1550nm.Moreover,the polarization dependent loss is lower than 0.7dB at 1550nm.The device size is only 2mm×10mm.

一个实用的部分耗尽SOI器件体接触仿真模型

文章描述了PD SOI器件的体接触失效过程,介绍了一种PD SOI器件一级近似体接触电阻计算方法;提出了一种实用的体接触电阻及其版图寄生参数的模型化方法.最后,应用体接触模型,设计了一个应用于0.8 μm PD SOI 128k SRAM的灵敏放大器,给出了仿真结果.

BPM-FSRM混合法分析SOI脊形波导与光纤耦合

用束传播-自由空间辐射模(BPM-FSRM)混合法计算了SOI脊形波导和光纤耦合时的透射率,提出计算反射率的积分公式.将该混合法和一般FSRM、菲涅尔公式-重叠积分法的计算结果相比较,提出只有在弱导条件下,传统的菲涅尔公式法和重叠积分法才可以同时使用.

基于SOI材料的阵列波导光栅的制作

采用ICP刻蚀的方法,在SOI材料上制作出了中心波长为1.5509μm、信道间隔为200GHz的5×5阵列波导光栅(AWG).测试中心波长与设计值相差0.28nm,测试波长间隔与设计值相差在0.02nm之内,相邻信道串扰接近10dB,信道插入损耗均匀性为0.7dB,测试结果表明该器件能够初步达到分波功能.

SOI波导弯曲损耗改善方法的研究

采用有效折射率方法EIM(Effective Index Method)和二维束传播算法(2D-BPM)对SOI(Silicon-on-insulator)波导弯曲损耗的改善方法进行了模拟分析.模拟发现,在波导连接处引入偏移量和在波导外侧刻槽等两种不同方法都能有效减小弯曲损耗,并且后者的效果更明显.同时通过实验获得了验证.对R=16mm、横向位移为70μm的弯曲波导,通过刻槽方法将插入损耗降低了5dB,基本消除了弯曲所带来的附加损耗.

SOI光波导器件和集成光开关矩阵的研究进展

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, 近年来受到越来越多的重视. 文中重点研究了SOI波导器件的新进展, 采用高效数值模拟方法研究得出了精确的SOI矩形和梯形大截面脊形波导的单模条件, 设计和制作了单模脊形光波导、多模干涉耦合器(MMI)、可变光衰减器(VOA)、马赫-曾德尔干涉型2×2热光波导光开关, 在此基础上首次研制出4×4和8(8 SOI平面集成波导光开关矩阵.

ICP刻蚀参数对SOI脊形波导侧壁粗糙度的影响

研究了以C4F8/SF6/O2为刻蚀气体,利用ICP刻蚀技术制作SOI脊形光波导过程中,刻蚀参数与侧壁粗糙度的关系.实验结果表明偏压、气体比例、压强是影响侧壁粗糙度的关键参数,在低偏压、低C4F8/SF6比和较高压强下更容易获得低粗糙度的侧壁.通过优化刻蚀参数,获得了侧壁粗糙度和传输损耗相对较低的SOI脊形波导.

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

利用有限元法分析了调制区内二维温度场的静态和动态分布.结果表明,上包层SiO2厚度的减小,有利于开关速度的提高和功耗的减小.增加埋层SiO2的厚度或引入绝缘槽,能有效降低器件功耗,但开关时间随之增加.电极的尺寸对开关性能影响较小.如果采用全体硅材料制作光开关,开关速度能达到5μs,但功耗将增至0.92W.