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面向硅基光互连应用的无源光子集成器件研究进展
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作者 陈少武 余金中 +4 位作者 徐学俊 黄庆忠 余和军 屠晓光 李运涛 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期153-156,149,共5页
光互连是突破传统微电子IC性能瓶颈的重要技术手段,对推进"后摩尔时代"微电子技术的发展和高性能计算技术的实现具有关键性意义。本文在归纳总结不同层次光互连结构特点的基础上,对片上光互连(on-chip or intra-chip optical ... 光互连是突破传统微电子IC性能瓶颈的重要技术手段,对推进"后摩尔时代"微电子技术的发展和高性能计算技术的实现具有关键性意义。本文在归纳总结不同层次光互连结构特点的基础上,对片上光互连(on-chip or intra-chip optical interconnects)所涉及的若干种无源光子集成器件的设计制备及性能特点进行了分析介绍,这些器件包括SOI亚波长光子线波导、SOI光子晶体波导、MMI分束/合束器、微环/微盘谐振腔滤波器、光子晶体微腔耦合滤波器、光子晶体反射镜等,是硅基片上光互连的基本构成单元。本文对这些关键性光子集成器件的国内最新研究进展进行了报道。 展开更多
关键词 硅基光子学 片上光互连 CMOS微纳加工工艺 无源光子集成器件 光子线波导 微腔滤波器
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与CMOS兼容的硅基波导型光电探测器的研究
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作者 曾凡平 韩培德 +4 位作者 高利朋 冉启江 毛雪 赵春华 米艳红 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2009年第5期38-40,共3页
硅基波导型光电探测器作为一类重要的光电探测器,由于其能与标准的CMOS工艺兼容以及制备工艺简单等性能,因而在光电子单片集成方面具备广阔的市场应用前景。文章着重阐述了通过离子注入引入深能级、Ge/Si自组装岛、SOI波导共振腔增强和A... 硅基波导型光电探测器作为一类重要的光电探测器,由于其能与标准的CMOS工艺兼容以及制备工艺简单等性能,因而在光电子单片集成方面具备广阔的市场应用前景。文章着重阐述了通过离子注入引入深能级、Ge/Si自组装岛、SOI波导共振腔增强和AlGaInAs-Si混合集成等四种方式来制备硅基光电探测器的研究现状和研究进展,并对四类器件的结构,制作工艺和光电性能指标进行了详细地介绍。 展开更多
关键词 硅基光电探测器 深能级缺陷 Si/Ge自组装
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影响集成电感性能的关键因素 被引量:3
3
作者 姚飞 成步文 王启明 《电子器件》 EI CAS 2006年第1期105-109,共5页
片上集成电感是单片集成射频电路、微波电路及光电集成电路中不可缺少的重要元件。高Q值的片上集成电感是IC工作者追求的目标。衬底损耗和金属损耗一直被认为是限制集成电感品质的主要因素。文中实例为证,在尽量消除衬底损耗和减小金属... 片上集成电感是单片集成射频电路、微波电路及光电集成电路中不可缺少的重要元件。高Q值的片上集成电感是IC工作者追求的目标。衬底损耗和金属损耗一直被认为是限制集成电感品质的主要因素。文中实例为证,在尽量消除衬底损耗和减小金属损耗条件下,得出它们并不是片上集成电感的决定性限制因素。本文从电感的定义出发,得出电感螺旋线之间磁通量的相互抵消是集成电感不能获得高Q值的决定因素。并通过螺旋电感的模拟计算和结合已有的实验,对此论点进行了论证。 展开更多
关键词 螺旋电感 品质因子 磁通量 衬底损耗 金属损耗
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GaN_xAs_(1-x)/GaAs单量子阱发光性质及带阶研究 被引量:1
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作者 罗向东 徐仲英 +3 位作者 潘钟 李联合 林耀望 葛维琨 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期25-29,共5页
用光荧光谱 (PL )研究了 Ga Nx As1 - x/ Ga As单量子阱 (SQW)的光跃迁性质和带阶 .通过研究积分荧光强度与激发强度的关系及光谱峰值位置与温度的关系 ,发现 Ga Nx As1 - x/ Ga As单量子阱中的发光是本征带 -带跃迁 ,并且低温发光是局... 用光荧光谱 (PL )研究了 Ga Nx As1 - x/ Ga As单量子阱 (SQW)的光跃迁性质和带阶 .通过研究积分荧光强度与激发强度的关系及光谱峰值位置与温度的关系 ,发现 Ga Nx As1 - x/ Ga As单量子阱中的发光是本征带 -带跃迁 ,并且低温发光是局域激子发光 .通过自洽计算发现它的导带带阶 (ΔEc)与氮含量的关系不是纯粹的线性关系 ,其平均变化速率 (0 .110 e V / N% )比文献中报道的要慢得多 (0 .15 6~ 0 .175 e V / N% ) ,此外发现 Qc(=ΔEc/Δ Eg)随氮含量的变化很小 ,可以用 Qc≈ x0 .2 5 来表示 .还研究了 Ga Nx As1 - x/ Ga As单量子阱中氮含量的变化对能带弯曲参数 (b) 展开更多
关键词 GaNAs 带阶 光荧光谱 光跃迁 能带弯曲参数 单量子阱 GAAS 发光性质
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硅基波导光开关及开关阵列的研究进展 被引量:2
5
作者 陈媛媛 吴静珠 余金中 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2008年第11期1073-1076,共4页
光开关是光网络中实现光交换的核心器件。硅基波导光开关作为一类重要的开关器件,具有体积小、开关速度快、兼容性好等优点。近年来随着硅基波导制作技术的成熟,硅基波导光开关及开关阵列的研究日益受到人们的重视。文章介绍了SOI(silic... 光开关是光网络中实现光交换的核心器件。硅基波导光开关作为一类重要的开关器件,具有体积小、开关速度快、兼容性好等优点。近年来随着硅基波导制作技术的成熟,硅基波导光开关及开关阵列的研究日益受到人们的重视。文章介绍了SOI(silicon-on-insulater)光波导、聚合物光波导和SiO2光波导等三类常见的硅基波导在光开关及开关阵列方面的一些研究进展。 展开更多
关键词 光开关 光波导 SOI 聚合物 SIO2
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光电导型混晶Si_(1-x)Ge_x波导探测器 被引量:1
6
作者 庄婉如 郑有炓 +2 位作者 朱顺明 刘夏冰 黄永箴 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2000年第5期39-42,共4页
首次报导了光电导型混晶Si1-xGex 波导探测器。混晶Si1-xGex 是在硅基SiON/SiO2 /Si上用快速加热超低压化学气相淀积生长并经 6 50℃退火 30min得到的。探测器宽 10 μm ,长 2mm。探测器加上 2 0V偏置电压时 ,探测灵敏度在 0 0 2 2~ 0... 首次报导了光电导型混晶Si1-xGex 波导探测器。混晶Si1-xGex 是在硅基SiON/SiO2 /Si上用快速加热超低压化学气相淀积生长并经 6 50℃退火 30min得到的。探测器宽 10 μm ,长 2mm。探测器加上 2 0V偏置电压时 ,探测灵敏度在 0 0 2 2~ 0 0 10A/W之间。混晶Si1-xGex 造成探测器的光谱响应曲线发生蓝移。当锗组分x =0 35、 0 4、0 5、和 0 6时 ,探测器峰值波长分别对应为 875nm、 892nm、 938nm和 984nm。这种探测器有望能直接制作在硅基SiO2 波导元器件的尾端上 ,可用于光互连和光数据处理。 展开更多
关键词 硅基光电子器件 光探测器 光电子集成 半导体
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硅基MIS隧道二极管的研究
7
作者 俞建华 孙承休 +2 位作者 刘柯林 高中林 王启明 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期40-42,共3页
硅基MIS隧道发光二极管为制造用于超大规模集成电路的硅基发光器件提供了可能性.报道了MIS隧道发光二极管(MISLETD)的制作过程、电流-电压和发射光谱特性。
关键词 MIS 隧道二级管 硅基 发光机理
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GaN基紫外探测器的研究与制备(英文)
8
作者 杨辉 赵德刚 +4 位作者 张书明 朱建军 冯志宏 段俐宏 刘素英 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第z1期87-90,共4页
报道了用MOCVD方法在GaAs衬底上制作p GaN/InGaN/n GaN结构紫外探测器。我们对器件进行了测试分析。根据器件光伏信号强度和相位的测量结果 ,我们得到了该器件的能带结构图。我们还发现Ni/Au电极与p GaN之间的接触表现出肖特基接触的特... 报道了用MOCVD方法在GaAs衬底上制作p GaN/InGaN/n GaN结构紫外探测器。我们对器件进行了测试分析。根据器件光伏信号强度和相位的测量结果 ,我们得到了该器件的能带结构图。我们还发现Ni/Au电极与p GaN之间的接触表现出肖特基接触的特性。该探测器在入射光波长为 375nm处的响应度大约为 7 4× 1 0 -3 A/W。 展开更多
关键词 GAN 紫外探测器 MOCVD
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GaN基紫外探测器的研究与制备(英文)
9
作者 杨辉 赵德刚 +4 位作者 张书明 朱建军 冯志宏 段俐宏 刘素英 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第S1期87-90,共4页
报道了用MOCVD方法在GaAs衬底上制作p GaN/InGaN/n GaN结构紫外探测器。我们对器件进行了测试分析。根据器件光伏信号强度和相位的测量结果 ,我们得到了该器件的能带结构图。我们还发现Ni/Au电极与p GaN之间的接触表现出肖特基接触的特... 报道了用MOCVD方法在GaAs衬底上制作p GaN/InGaN/n GaN结构紫外探测器。我们对器件进行了测试分析。根据器件光伏信号强度和相位的测量结果 ,我们得到了该器件的能带结构图。我们还发现Ni/Au电极与p GaN之间的接触表现出肖特基接触的特性。该探测器在入射光波长为 375nm处的响应度大约为 7 4× 1 0 -3 A/W。 展开更多
关键词 GAN 紫外探测器 MOCVD
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光栅辅助的表面波传感器研究 被引量:1
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作者 於丰 许兴胜 +3 位作者 阚强 王春霞 刘宏伟 陈弘达 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期100-104,共5页
采用严格耦合波方法研究了普通棱镜耦合的表面波传感器与光栅辅助的表面波传感器的传感特性。设计了工作在1550 nm处的一维光子晶体与光栅的材料参数与结构参数。光栅的深度为20 nm,周期为524.6 nm,占空比为0.5.模拟计算表明,光栅的引... 采用严格耦合波方法研究了普通棱镜耦合的表面波传感器与光栅辅助的表面波传感器的传感特性。设计了工作在1550 nm处的一维光子晶体与光栅的材料参数与结构参数。光栅的深度为20 nm,周期为524.6 nm,占空比为0.5.模拟计算表明,光栅的引入导致双共振峰的出现,表面波的模式出现分裂。当外界折射率变化时,两个共振峰向相反的方向移动。利用双共振峰的这种特性进行传感,可以使光栅辅助表面波传感器的角度灵敏度提高到普通棱镜结构表面波传感器的3倍以上。 展开更多
关键词 光电子学 表面波 传感器 角度灵敏度 带隙
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基于铌酸锂薄膜的Y波导集成调制器设计 被引量:3
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作者 郭宏杰 刘海锋 +4 位作者 王振诺 谭满清 李智勇 雷明 郭文涛 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期626-630,共5页
近年来,基于薄膜铌酸锂(TFLN)平台的高性能电光调制器以其小体积、低能量损耗等特点受到广泛关注。本文提出了一种新的具有垂直电极结构的Y波导铌酸锂薄膜电光调制器。研究了调制器的半波电压与缓冲层厚度之间的关系,优化了Y波导的设计... 近年来,基于薄膜铌酸锂(TFLN)平台的高性能电光调制器以其小体积、低能量损耗等特点受到广泛关注。本文提出了一种新的具有垂直电极结构的Y波导铌酸锂薄膜电光调制器。研究了调制器的半波电压与缓冲层厚度之间的关系,优化了Y波导的设计参数,最后设计得到插入损耗<5 dB,半波电压<1.5 V的高性能调制器。本文不仅为基于TFLN平台的小型化波导的设计和实现提供了思路,而且为制造高性能和多功能的电光调制器提供了实验依据。 展开更多
关键词 电光调制器 TFLN Y波导
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SOI基光耦合器研究进展
12
作者 刘艳 余金中 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期18-21,共4页
文章综述了国内外光耦合器的最新研究进展,着重介绍了目前耦合效率最高(55%),且与偏振无关的双光栅辅助定向耦合器的工艺流程、结构性能以及进一步提高耦合效率的可行性。
关键词 耦合器 双光栅辅助定向耦合器 耦合效率
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超低阈值横向腔光子晶体面发射激光器 被引量:4
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作者 郑婉华 王宇飞 +4 位作者 周文君 渠红伟 张建心 齐爱谊 刘磊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第12期3198-3201,共4页
首次在无DBR结构的商业外延波导晶片上实现了电泵横向腔光子晶体面发射激光器(LC-PCSEL)。深孔刻蚀技术使光子晶体深达2.6μm,穿透有源区,对有源区的模式直接调制。通过较小区域的光子晶体与FP腔的融合集成,利用带边模式Γ2-1的横向振... 首次在无DBR结构的商业外延波导晶片上实现了电泵横向腔光子晶体面发射激光器(LC-PCSEL)。深孔刻蚀技术使光子晶体深达2.6μm,穿透有源区,对有源区的模式直接调制。通过较小区域的光子晶体与FP腔的融合集成,利用带边模式Γ2-1的横向振荡垂直输出特性,室温下获得了1553.8 nm的面发射激光,线宽0.4 nm。超低阈值电流密度为667 A/cm2,纵向和横向的远场发散角分别为7.5°和5.5°。LC-PCSEL的设计为电注入面发射激光器的研制提供了新的思路,为该类激光器的批量生产提供了可能。 展开更多
关键词 光子晶体 激光器 面发射 横向腔 阈值电流密度
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283nm背照射p-i-n型AlGaN日盲紫外探测器 被引量:8
14
作者 王晓勇 种明 +1 位作者 赵德刚 苏艳梅 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期1011-1014,共4页
实验中使用在蓝宝石衬底上用低压金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长的AlGaN基p-i-n结构材料,通过对工艺流程的优化设计,制作了背照射p-i-n型AlGaN日盲紫外探测器,获得了较高的外量子效率。材料中p区和i区的Al组分为40%,n区Al组分为65%。... 实验中使用在蓝宝石衬底上用低压金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长的AlGaN基p-i-n结构材料,通过对工艺流程的优化设计,制作了背照射p-i-n型AlGaN日盲紫外探测器,获得了较高的外量子效率。材料中p区和i区的Al组分为40%,n区Al组分为65%。探测器为直径500μm的圆形,光谱响应起止波长为260~310 nm,峰值响应波长283 nm。零偏压下,暗电流密度为2.7×10-10Acm-2,对应的R0A参数为3.8×108Ωcm2,峰值响应率为13 mA/W,对应的峰值探测率为1.97×1012cmHz1/2W-1。其在-7 V偏压下,峰值响应率达到148 mA/W,对应的外量子效率达到63%。 展开更多
关键词 紫外探测器 ALGAN 日盲 量子效率
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SiGe HBT及高速电路的发展 被引量:5
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作者 姚飞 成步文 王启明 《微纳电子技术》 CAS 2003年第10期5-14,共10页
详细讨论了SiGeHBT的直流交流特性、噪声特性,SiGeHBT的结构、制作工艺、与工艺相关的寄生效应、SOI衬底上的SiGeHBT等,以及它在高速电路中的应用,包括低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA),电压控制振荡器(VCO)以及涉及到的无源器件等。
关键词 SiGe HBT 噪声特性 结构 制作工艺 寄生效应 高速电路 异质结双极晶体管 功率放大器 硅锗
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光子晶体对nc-Ge/Si岛发光增强的模拟 被引量:4
16
作者 唐海侠 王启明 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期435-441,共7页
在Si基集成光电子学的发展中,高效的Si基光源是人们不懈追求的目标。但是Si材料的间接带隙特性导致其发光效率低,更谈不上受激发射。于是人们探索了多种Si基材料体系来提高Si材料的发光效率,并在不同程度上取得了重要的进展。在众多... 在Si基集成光电子学的发展中,高效的Si基光源是人们不懈追求的目标。但是Si材料的间接带隙特性导致其发光效率低,更谈不上受激发射。于是人们探索了多种Si基材料体系来提高Si材料的发光效率,并在不同程度上取得了重要的进展。在众多的Si基发光材料体系中,Ge/Si量子点材料,不仅生长工艺与标准的CMOS工艺有很好的兼容性,而且发光波长能够覆盖重要的光通信波段即1.3—1.55μm,因此成为实现Si基发光器件的重要途径之一。但是目前这种材料的发光效率仍很低,所以提高其发光效率自然成为人们关注的焦点。如果将光子晶体引入到nc—Ge/Si材料中,它不仅可以改变材料本身的自发发射特性,而且可以改变发射的光子的提取效率,从而使材料的发光效率得到增强。提出了在Ge/Si量子点材料中引入光子晶体结构来提高其发光效率,包括光子晶体点缺陷腔结构和带边模式工作的完整光子晶体结构,并从理论上分析了发光效率提高的原理。针对发光波长在1.5μm附近的材料结构,模拟出了相应的光子晶体的结构参数。从模拟结果可以看出,对于缺陷腔的光子晶体结构,采用单点缺陷微腔很好地实现了单模运作,但是微腔内有源材料的体积很小,因此得到的发光效率很低。而采用耦合缺陷腔的结构和H2腔都增加了腔内有源区的体积。但是耦合腔与H2腔相比,谐振腔模减少,主谐振模式的峰值强度增加,更容易实现单模发光。因而更适用于提高nc—Ge/Si的发光效率。而带边模式工作的光子晶体结构,尺寸较大,不需引入缺陷,工艺上更容易实现。 展开更多
关键词 光子晶体 光子带隙 谐振腔 nc—Ge/Si岛 量子点
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光通信用10Gbit/s Transponder的设计 被引量:1
17
作者 谢亮 王欣 +2 位作者 黄亨沛 张家宝 祝宁华 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期337-340,共4页
本文分析了在高速光模块设计中介质损耗和微带结构对信号的影响,并对PCB中信号串扰模型的参数进行了计算.解决了高速光模块设计的一些关键问题,设计出满足MSA的300-pin transponder,并对模块进行了一系列性能和指标测试.测试结果表明,... 本文分析了在高速光模块设计中介质损耗和微带结构对信号的影响,并对PCB中信号串扰模型的参数进行了计算.解决了高速光模块设计的一些关键问题,设计出满足MSA的300-pin transponder,并对模块进行了一系列性能和指标测试.测试结果表明,该模块完全满足SDH/SONET(STM-64/OC-192)以及10G Ethernet应用要求. 展开更多
关键词 光通信 光收发模块 10GBIT/S transponder
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8×8重排无阻塞型SOI热光波导开关阵列 被引量:1
18
作者 陈媛媛 余金中 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期46-49,共4页
设计并制作了一种重排无阻塞型的8×8SOI热光波导开关阵列。开关单元采用了MMI—MZI结构的2×2光开关。整个器件的开关时间约为2μs。器件中开关单元功耗小于240mw。消光比在17-22dB范围内变化。功耗和开关速度都明显优于SiO2... 设计并制作了一种重排无阻塞型的8×8SOI热光波导开关阵列。开关单元采用了MMI—MZI结构的2×2光开关。整个器件的开关时间约为2μs。器件中开关单元功耗小于240mw。消光比在17-22dB范围内变化。功耗和开关速度都明显优于SiO2基和聚合物基的开关阵列。 展开更多
关键词 开关阵列 热光 SOI
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一种宽带检波器的校准方法
19
作者 黄亨沛 徐桂芝 +2 位作者 张雅丽 谢亮 祝宁华 《计量学报》 CSCD 北大核心 2009年第2期173-176,共4页
提出了一种宽带检波器校准的新方法.利用矢量网络分析仪对检波器进行准确测量,结合宽带检波器的封装形式,建立检波器的等效电路模型.运用这种等效电路模型研究宽带检波器的高频响应特性,通过扣除检波器自身的频率响应波动,获得微波功率... 提出了一种宽带检波器校准的新方法.利用矢量网络分析仪对检波器进行准确测量,结合宽带检波器的封装形式,建立检波器的等效电路模型.运用这种等效电路模型研究宽带检波器的高频响应特性,通过扣除检波器自身的频率响应波动,获得微波功率源准确的输出功率.通过理论分析与实验结果进行对比,结合功率计的测试结果,验证了这种方法的准确性. 展开更多
关键词 计量学 检波器 校准 频率响应 功率测试
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SOI衬底和n^+衬底上SiGe HBT的研制
20
作者 姚飞 薛春来 +1 位作者 成步文 王启明 《电子器件》 CAS 2007年第5期1529-1531,共3页
分别在高掺杂的Si衬底和SOI衬底上用超高真空化学汽相淀积(UHV/CVD)系统生长了SiGe/Si外延材料,并采用2μm的工艺制备出SiGe/SiHBT(Heterostructure Bipolar Transistor).使用晶体管图示仪测量晶体管的特性.性能测试表明,在SOI衬底上获... 分别在高掺杂的Si衬底和SOI衬底上用超高真空化学汽相淀积(UHV/CVD)系统生长了SiGe/Si外延材料,并采用2μm的工艺制备出SiGe/SiHBT(Heterostructure Bipolar Transistor).使用晶体管图示仪测量晶体管的特性.性能测试表明,在SOI衬底上获得了直流增益β大于300的SiGeHBT,但SOI衬底上的SiGeHBT表现出较严重的自热效应.此外,使用Al电极制备的HBT具有大于0.3V的开启电压,而使用TiAu电极的HBT开启电压远小于该值.对不同衬底上研制的不同电极的SiGeHBT的直流特性进行了比较,并对产生不同特性的原因进行了分析. 展开更多
关键词 Si基半导体器件 SIGE HBT SOI衬底 电极 特性曲线 直流增益β
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