利用光子晶体提高InP基LED出光效率

应用FDTD方法计算了二维无限大光子晶体的能带结构，并制备出了InP基二维平板结构的光子晶体器件．在制备过程中尝试了仅用PMMA做掩模以及PMMA和SiO2做掩模两种方法，结果表明，不使用SiO2做掩模的情况下，由于PMMA胶选择性较差，在刻蚀过程中难以保证图形的准确转移．而增加SiO2掩模后，获得了图形质量良好的光子晶体结构，成功实现了利用光子晶体结构增强LED的出光效率，与未制作光子晶体结构的LED相比，光子晶体结构LED的出光效率可在原来基础上提高1倍以上．并且随着晶格常数的增加，出光效率进一步提高。

全硅片上光互连用波导

较详细地分析了用于全硅片上光互连所用光波导（如多晶Si／SiO2、Si／SiO2、Si3N4/SiO2）需满足的基本条件、制作方法以及损耗机制，总结了目前的研究进展。

紫外写入技术制备光波导器件研究

研究了采用PECVD方法生长的Si基SiO2波导材料的光敏特性．经过高压载氢处理，利用KrF准分子激光脉冲（工作波长为248nm）在波导材料中诱导出的折射率变化量达到0．005，相对值约增加0．34％．详细研究了紫外光诱导出的折射率变化沿样品深度方向的分布情况．最后，采用紫外写入法在PECVD方法生长的Si基SiO2波导芯层中制备出了单模波导和Y分束器样品，并观测到了通光现象，实测结果与模拟结果一致．

色散效应对GaAs太阳电池双层减反射膜的影响

考虑双层减反射膜材料的折射率色散效应，采用光学干涉矩阵法计算了SiO2／ZnSe和SiO2／ZnS两种GaAs太阳电池双层减反射膜的反射率与波长的函数曲线，以及加权平均反射率随着顶层减反射膜SiO2厚度变化的函数曲线，并与未考虑色散效应的情况进行了对比．计算结果表明，色散效应对双层减反射膜的反射率有较大的影响，特别是对300-500nm波长范围的影响更大，且对不同材料的减反射膜的影响也是不同的．与未考虑色散效应的情况相比，考虑色散效应后，SiO2／ZnSe双层减反射膜的最小加权平均反射率从1．14％增加到1．55％，而SiO2／ZnS双层减反射膜的最小加权平均反射率却从1．49％减小到1.46％．

掩埋式多模干涉型分束器的反射性能

通过束传播方法（RPM）模拟了SiO2基掩埋式波导结构多模干涉（MMI）型分束器的反射性能，模拟结果表明，MMI工作在分束模式时存在最优的多模干涉长度实现最大输出和最小反射，而在合束模式下实现最大输出时反射也达到最大，这是由自映象原理决定的。SiO2基掩埋式波导结构MMI分束器对反射具有良好的抑制作用，其最大反射功率为-60dB。分析表明，多模干涉区末端的界面反射率决定了器件的反射强弱，SiO2基掩埋式波导的界面反射率非常低，这是其低反射的原因。

利用亮度波形证明固态阴极射线发光

制备了3种结构的器件：A：ITO／SiO2／Alq3／Al，B：ITO／Alq3／SiO2／Al，C：ITO／SiO2／Alq3／SiO2／Al。对于器件A和B，在正向偏压（ITO接正极）下才能观察到发光；而对于器件C，在正向和反向偏压下都可以观察到发光。随着电压升高，器件B和C产生的蓝色发光相对绿光逐渐增强。这主要是由于SiO2中的加速电子碰撞激发Alq3发光层产生热电子，并与空穴形成电子空穴对，复合产生蓝光；而对于器件A，在反向偏压下被热电子碰撞激发出的空穴与正向偏压下从Al电极进入的电子复合形成激子，产生绿色发光。这些结构的器件发光不但可来源于电子与积累的空穴复合，而且也来自固态阴极射线发光。

顶部平坦化32通道AWG的设计与研制

根据优化输入端多模干涉器（MMI）结构设计，研制出32通道50GHz通道间隔、顶部平坦化的阵列波导光栅（AWG）器件。该器件的采用6μm×6μm折射率差为0．75％的Si基SiO2埋型波导结构，阵列波导数为130，罗兰圆半径为9419．72μm，相邻阵列波导长度差为128．42μm。测试结果表明

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．

掺铒纳米晶硅和掺铒非晶纳米硅薄膜的发光性质

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法制备含有纳米晶硅的SiO2(NCSO)和含有非晶纳米硅颗粒的氢化非晶氧化硅(a-SiOx:H)薄膜.采用离子注入和高温退火方法将稀土Fr掺入含有纳米晶硅(nc-Si)和非晶纳米硅(a-n-Si)颗粒的基体中.利用IFS/20HR傅里叶变换红外光谱仪和微区拉曼散射光谱仪研究含有纳米晶硅和非晶纳米硅颗粒的薄膜掺稀土前后的发光特性.结果表明来自nc-Si在800 nm的发光强度比来自a-SiOx:H基体中非晶纳米硅的发光强度高近一个数量级,而来自a-SiOx:H在1.54 μm的发光强度比NCSO高4倍.还研究了掺铒a-SiOx:H薄膜中Si颗粒和Er3+的发光强度随退火温度的变化,结合掺铒纳米晶硅和非晶纳米硅薄膜发光强度随Er掺杂浓度变化和Raman散射等的测量结果,进一步明确指出a-Si颗粒在Er3+的激发中可以起到和nc-Si同样的作用,即作为光吸收介质和敏化剂的作用

50/100GHz AWG型光学梳状滤波器的设计与制备

以Si基SiO2平面光波导为基础,设计并制备了50/100GHz AWG型光学梳状滤波器.制备得到的AWG型光学梳状滤波器可以覆盖1520～1585nm的波长范围,共有160个信道.功率输出不均匀度＜0.5dB,插入损耗＜8dB,相邻通道的串扰＞13dB,在距离中心频率最远的信道,输出频率偏离ITU标准15GHz.分析了影响器件串扰和信道频率偏移的原因,并提出了相应的解决办法.

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.

部分耗尽型注氟SIMOX器件的电离辐射效应

采用在SIMOX圆片埋氧层中注入氟(F)离子的方法改善SIMOX的抗总剂量辐射能力,通过比较未注F样品和注F样品辐照前后SIMOX器件Ids-Vgs特性和阈值电压,发现F具有抑制辐射感生pMOSFET和nMOSFET阈值电压漂移的能力,并且可以减小nMOSFET中由辐照所产生的漏电流.说明在SOI材料中前后Si/SiO2界面处的F可以减少空穴陷阱密度,有助于提高SIMOX的抗总剂量辐射能力.

Fabrication of 1.55μm Si-Based Resonant Cavity Enhanced Photodetectors

A novel bonding method using silicate gel as bonding medium is developed.High reflective SiO2/Si mirrors deposited on silicon substrates by e-beam deposition are bonded to the active layers at a low temperature of 350℃ without any special treatment on bonding surfaces.The reflectivities of the mirrors can be as high as 99.9%.A Si-based narrow band response InGaAs photodetector is successfully fabricated,with a quantum efficiency of 22.6% at the peak wavelength of 1.54μm,and a full width at half maximum of about 27nm.This method has a great potential for industry processes.

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.

Fabrication of SiGe/Si Multi-Quantum Wells Resonant-Cavity-Enhanced Detector

A SiGe/Si multi-quantum wells resonant-cavity-enhanced(RCE) detector with high reflectivity bottom mirror is fabricated by a new method.The bottom mirror is deposited in the hole,which is etched from the backside of the sample by ethylenediamine-pyrocatechol-water(EPW) solution with the buried SiO2 layer in SOI substrate as the etching-stop layer.Reflectivity spectrum indicates that the mirror deposited in the hole has a reflectivity as high as 99% in the range of 1.2～1.5μm.The peak responsivity of the RCE detector at 1.344μm is 1.2mA/W and the full width at half maximum is 12nm.Compared with the conventional p-i-n photodetector,the responsivity of RCE detector is enhanced 8 times.