硅基光电集成优秀课件
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新型硅基集成微电子及光电子材料62页PPT
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
新型硅基集成微电子及光电子材料 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
新型硅基集成微电子及光电子材料 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
新型硅基集成微电子及光电子材料PPT课件
栅介质的限制
超薄栅氧化层
随着 d 的缩小，栅漏电流呈 指数性增长
直接隧穿的泄漏电流 栅氧化层的势垒
d d限制： 3 ~ 2 nm
第25页/共60页
栅介质的限制
Dox
d多晶硅耗尽
+ d栅介质层
+ d量子效应
由多晶硅耗尽效应引起的等效厚度 : d多晶硅耗尽 ~ 0.5nm 由量子效应引起的等效厚度: d量子效应 ~ 0.5nm
2 /Degree
第51页/共60页
五.硅基光电子材料
• Si在微电子领域占据绝对主导地位 • 至今为止，Si在光电子领域没有得到应有的应用。
• Si是间接带隙半导体，不发光。 • Si光电二极管/Si光/ Si太阳能电池 • 但是，利用成熟的硅IC工艺，实现Si基集成发光的努力从来就没有停止。
14
第14页/共60页
等比例缩小定律
• 1974年由Dennard提出 • 基本指导思想是：保持MOS器件内部 电场不变：恒定电场规律（CE律）
• 等比例缩小器件的纵向、横向尺寸，以增加跨导和减少负载电容，提高集成 电路的性能
• 电源电压也要缩小相同的倍数
第15页/共60页
CE律的问题
• 阈值电压不可能缩的太小 • 源漏耗尽区宽度不可能按比例缩小 • 电源电压标准的改变会带来很大的不便
倍
第8页/共60页
IC类型(按器件结构分)
• 双极型IC：主要由双极三极管构成
• NPN型 • PNP型
优点是速度高、驱动能力强， 缺点是功耗较大、集成度较低
• MOS型IC：主要由M功O耗S低三、极集管成度构高成，随着特征
尺寸的缩小，速度也可以很高 • NMOS
硅基光电集成
上海集成电路研发中心
si基siO2光波导材料
ICRD
Shanghai
sl基siO2光波导材料已广泛用于研制光干涉仪、热光开关阵列、分／台束器、放大 器、窄带滤波器、方向耦台器、阵列波导光栅(AwG)等光通讯用器件以及谐振型光 学陀螵仪的环形谐振腔等．其制备方法有火焰水解法(FHD)、化学气相沉积(cVD)、 溶胶凝胶法(soI Gel)等。 FHD工艺是通过控制H2、O2、sicl4的流量在si衬底上沉积并经过高温固化后得到 达几十um厚的slO2薄膜。此法可以掺GeO2或TiO2来调节折射率，结合RIE工艺可 以制作损耗小于0.6 dB· cm-1(λ=1.55um)的二维或三维波导。slO2层的残余应力、 均匀性等影响光传输的因紊与制备工艺的关系有待深入研究与实践。 CVD:蒸发正硅酸乙脂(TEOS)形成sio2过渡层(约10um)到si衬底上，再沉积掺锗的 SiO2层作为波导层，利用图形掩膜并经过刻蚀形成波导条后再沉积不掺杂siOz包 层，所得的3dB分束器的损耗低于．05dB· cm。此法的最大优点是与半导体工艺相 容，沉积的siO：膜厚及膜的残余应力可控。 采用Sol—Gel工艺“63制备光波导材料的原料有正硅酸乙脂(TEos· AP级)、乙醇 (cP级)与异丙醇(cP级)的混合物、去离子水、盐酸(AP级．作催化剂用)，用Sol— Gel工艺得到凝胶膜后，在有一定湿度的气氛中进行热干燥处理，摄后得到SiO： 光波导薄膜材料。可以通过调整原料配比、控制干燥过程的相对湿度和升温速率来 调控材料的应力以至于不开裂，但厚度难以控制，制各材料的时间较长(数天)，波 导层与包层的折射率匹配不易调控。因为si与sio。的晶格常数的差异，S。J一6eJ 工艺制备的SiOz层的厚度通常只有不足lpm，太厚容易产生裂纹 l且由于 上海集成电路研发中心 二者折射事相差太大而引起辆台失配．
第三章 硅基光电子材料与器件 part1
因此，实现硅发光以及硅基光电集成，称为硅材料研
究和开发的重要新方向，也是人类科学技术的新挑战 。
7
Si的光学特性
硅材料在可见波段是不透明的，但红外波段的光则
可以透过。同时，硅具有很高的折射率和反射率。
随硅单晶材料对于光的吸收有其吸收系数和硅片的厚
光电子用硅材料
半导体硅材料是间接带隙材料，其发光效率极其低下
，约为10-5左右，不能做激光器和发光管；它又没有线 性电光效应，不能做调制器和开关；因此，一般认为 硅材料不是光电子材料，不能应用在光电子领域。 但是硅材料物美价廉，资源丰富，环境友好，硅工艺 成熟完美，如果能实现硅的发光，就可以将微电子和 光电子结合，实现硅基光电集成，从而从根本上推动 光电子的发展和应用。
光电子材料与器件
Optoelectronic Materials and Devices
第三章 硅基光电子材料与器件
1
硅材料的研究和开发
Si是地球上含量最丰富的元素之一，约占
地壳重量的26%，仅次于O元素。 Si在地球上不存在单质状态，基本上一氧 化态存在于硅酸盐或二氧化硅中，其表现 形态为各种各样的石头，如花岗岩、石英 岩。 人们研究和开发Si材料的历史超过了150年 。
19
硅掺杂稀土铒的发光
铒(Er)离子的发光波长在1.5µm附近，对应着光纤通讯
中石英光纤的最低损耗波长区域，因此，硅中掺铒 发光在光通讯等领域有着重大的潜在应用前景。
硅中铒的掺入一般通过离子注入的方式，分子束外
延、化学气相淀积和液相外延也有所使用。铒掺入 后，还需要经过适当的处理来使其具有发光特性。 如退火… 为提高铒在硅中的固溶度，有研究者提出通过铒氧/氟共掺，在硅中形成铒-杂质复合体，从而在硅 中引入铒。
究和开发的重要新方向，也是人类科学技术的新挑战 。
7
Si的光学特性
硅材料在可见波段是不透明的，但红外波段的光则
可以透过。同时，硅具有很高的折射率和反射率。
随硅单晶材料对于光的吸收有其吸收系数和硅片的厚
光电子用硅材料
半导体硅材料是间接带隙材料，其发光效率极其低下
，约为10-5左右，不能做激光器和发光管；它又没有线 性电光效应，不能做调制器和开关；因此，一般认为 硅材料不是光电子材料，不能应用在光电子领域。 但是硅材料物美价廉，资源丰富，环境友好，硅工艺 成熟完美，如果能实现硅的发光，就可以将微电子和 光电子结合，实现硅基光电集成，从而从根本上推动 光电子的发展和应用。
光电子材料与器件
Optoelectronic Materials and Devices
第三章 硅基光电子材料与器件
1
硅材料的研究和开发
Si是地球上含量最丰富的元素之一，约占
地壳重量的26%，仅次于O元素。 Si在地球上不存在单质状态，基本上一氧 化态存在于硅酸盐或二氧化硅中，其表现 形态为各种各样的石头，如花岗岩、石英 岩。 人们研究和开发Si材料的历史超过了150年 。
19
硅掺杂稀土铒的发光
铒(Er)离子的发光波长在1.5µm附近，对应着光纤通讯
中石英光纤的最低损耗波长区域，因此，硅中掺铒 发光在光通讯等领域有着重大的潜在应用前景。
硅中铒的掺入一般通过离子注入的方式，分子束外
延、化学气相淀积和液相外延也有所使用。铒掺入 后，还需要经过适当的处理来使其具有发光特性。 如退火… 为提高铒在硅中的固溶度，有研究者提出通过铒氧/氟共掺，在硅中形成铒-杂质复合体，从而在硅 中引入铒。
硅基光电融合
硅基光电融合
硅基光电融合是指在硅的衬底上，实现光子的传输和转换。
它结合了光电子技术的极高带宽、超快速率和高抗干扰特性以及微电子技术在大规模集成、低能耗、低成本等方面的优势，将若干微纳量级的信息功能器件集成在同一硅片或SOI上。
在硅基光电融合中，光波复用/解复用、光波长调谐和变换等器件已可实现单芯片集成，而光模块需要混合集成。
混合集成方案是在硅基上同时制造出电子器件和光子器件，将电子器件（Si-Ge量子器件、HBT、CMOS、射频器件、隧道二极管等）、光子器件（激光器、探测器、光开关、光调制器等）、光波导回路集成在同一硅片或SOI 上。
硅基光电集成技术具有高灵敏度、低成本等特点，可以同时对多种疾病的生物标记进行时域上的体外定量检测。
此外，硅光芯片上实现的光子晶体结构可降低光速，光学数据缓冲存储成为可能；全光逻辑控制器件的突破，将帮助实现全光网络交换系统的到来；在硅基光子器件中实现单光子探测，将推动量子通信的发展。
总之，硅基光电融合技术具有广泛的应用前景，在生物医学、通信、数据存储等领域都有重要的应用价值。
硅基微纳光电子器件的研究PPT课件
只需要转动平面镜，且只需要很小的角度就可以实现大范围的调节。本结构 对光栅的要求较高，不同中心波长的激光器需要重新闪耀光栅，由此才能产 生较小的线宽，但是目前的低耦合效率问题仍然有待解决。
4.结语
• 通过以上分析，可以发现硅基微纳光电子器件的性能相对于硅基光电子元
件具有明显的优越性，利用MEMS 技术制作的可调谐激光器显示了独特优势， 体积小容易集成、可调范围宽，而且成本相对较低，所以对硅基微纳光电子
• 可调谐VCSEL的优点是：可以输出纯净、连续的光束，并可简
单有效地耦合进光纤中，成本低、易于集成和批量生产，很有发 展前途。但其输出功率低，调节速度为ms级，并且还有一个外 加的移动反射器。如果再加一个光泵以提升其输出功率，不仅会 提高器件整体复杂性，还要增加激光器的功耗和成本。
• 北电网络开发的VCSEL基可调谐激光器的基本构形是采用一个大功率、
器件展开研究对推动通信等领域的发展具有重要的现实意义。
谢谢聆听
光器，下图示出了该闭合的圆形反射镜及其驱动器。其MEMS结 构包括圆形反射镜、梳状驱动器和用于激光器和光纤的沟槽。该 圆形反射镜有助于将来自激光器的散射光聚集返回激射腔。当将 MEMS结构与激光器集成时，可大大减少对准的难度。
闭合的圆形反射镜
（2） 基于闪耀光栅的MEMS可调谐激光器 • 基于闪耀光栅的MEMS可调谐激光器是采用深腐蚀的旋转闪耀光栅作
MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)可调谐激光器 ，基于NEMS ( Nano-Electromechanical System )技术的纳米光功率探测器，都是目前 比较成熟的硅基微纳光电子器件。
• 本文针对硅基微纳光电子器件展开研究，以MEMS可调谐激光器
4.结语
• 通过以上分析，可以发现硅基微纳光电子器件的性能相对于硅基光电子元
件具有明显的优越性，利用MEMS 技术制作的可调谐激光器显示了独特优势， 体积小容易集成、可调范围宽，而且成本相对较低，所以对硅基微纳光电子
• 可调谐VCSEL的优点是：可以输出纯净、连续的光束，并可简
单有效地耦合进光纤中，成本低、易于集成和批量生产，很有发 展前途。但其输出功率低，调节速度为ms级，并且还有一个外 加的移动反射器。如果再加一个光泵以提升其输出功率，不仅会 提高器件整体复杂性，还要增加激光器的功耗和成本。
• 北电网络开发的VCSEL基可调谐激光器的基本构形是采用一个大功率、
器件展开研究对推动通信等领域的发展具有重要的现实意义。
谢谢聆听
光器，下图示出了该闭合的圆形反射镜及其驱动器。其MEMS结 构包括圆形反射镜、梳状驱动器和用于激光器和光纤的沟槽。该 圆形反射镜有助于将来自激光器的散射光聚集返回激射腔。当将 MEMS结构与激光器集成时，可大大减少对准的难度。
闭合的圆形反射镜
（2） 基于闪耀光栅的MEMS可调谐激光器 • 基于闪耀光栅的MEMS可调谐激光器是采用深腐蚀的旋转闪耀光栅作
MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)可调谐激光器 ，基于NEMS ( Nano-Electromechanical System )技术的纳米光功率探测器，都是目前 比较成熟的硅基微纳光电子器件。
• 本文针对硅基微纳光电子器件展开研究，以MEMS可调谐激光器
硅基的光电集成器件
硅基的光电集成器件是一种新型的器件技术，它将光学和电学结合在一起，使得数据传输和处理变得更加高效和精确。
这种技术的出现，对于电子信息行业的发展有着重大的意义。
一、硅基光电器件概述硅基光电器件是将光电子学与集成电路技术融合起来，实现光、电、机械的集成。
硅基光电器件包括了光学元件、光电探测器、光放大器、光电开关、光纤通信模块等。
二、硅基光电器件的特点1.小型化硅基光电器件采用了微电子制造工艺制造，因此可以大大降低器件体积，实现了小型化。
2.高速度硅基光电器件采用光学传输信号，具有更高的传输速度，极大地提高了信息的传输效率。
3.低功耗利用光学传输信号，硅基光电器件可以实现低功耗，这对于制造更环保的电子产品至关重要。
4.高精度硅基光电器件的加工精度很高，可以做到纳米级甚至更小的精度，因此可以实现更高的精度和稳定性。
三、硅基光电器件的应用1.光通信硅基光电器件在光通信方面的应用非常广泛，可以用来制造光开关、波长分复用器等光学器件，实现高速率、长距离、低误码率的光通信。
2.生物医学硅基光电器件可以用来制造各种生物传感器，可以对生物分子、细胞等进行检测和测量，具有广阔的应用前景。
3.计算机领域硅基光电器件可以用于计算机领域的光学总线、光学中央处理器、光学存储器等器件的制造，可以大大提高计算机处理速度。
四、硅基光电集成器件的发展前景硅基光电集成器件的发展前景非常广阔。
随着人们对计算机、通信、医疗、环境等不同领域的需求，硅基光电器件的应用领域也会不断拓展。
未来，硅基光电器件将成为信息、通信、计算机等领域的主要应用技术之一。
总之，硅基光电器件是一种非常先进的技术，它的出现将对信息、通信、计算机等领域产生巨大的影响。
尽管硅基光电器件的技术难度较高，但是掌握这种技术将会为未来带来更多的机遇和挑战。
硅光电池(硅光二极管)的应用PPT课件
a) 不加外电源 b) 加反向外电源 c) 2DU环极接法 实际上，不是不能加正向电压，只是正接以后就与普通二
极管一样，只有单向导电性，而表现不出它的光电效应。
加反向电压时，伏安特性曲线常画成如下图所示的形式。
与硅光电池的伏安特性曲线图比较，有两点不同。 一是把硅光电池的伏安特性曲线图中Ⅰ、Ⅱ象限里的图线对
这种管子响应速度特别快，带宽可达100GHz，是目前响 应速度最快的一种光电二极管。
噪声大是这种管子目前的一个主要缺点。 由于雪崩反应是随机的，所以它的噪声较大，特别是工 作电压接近或等于反向击穿电压时，噪声可增大到放大器的 噪声水平，以至无法使用。
4.7.4 光伏探测器使用要点
1）极性结型器件都有确定的极性，如要加电压使用时，光 电结必须加反向电压，即P端与外电源的低电位相接。
4.6 光电池
硅光电池结构示意如图
防反射膜
+
(SiO2）
p
n
SiO2
p
-
pn结 n
RL
+
-
硅光电池
光电池按材料分，有硅、硒、硫化镉、砷化镓和无 定型材料的光电池等。按结构分，有同质结和异质 结光电池等。光电池中最典型的是同质结硅光电池。 国产同质结硅光电池因衬底材料导电类型不同而分 成2CR系列和2DR系列两种。2CR系列硅光电池是 以N型硅为衬底，P型硅为受光面的光电池。受光面 上的电极称为前极或上电极，为了减少遮光，前极 多作成梳状。衬底方面的电极称为后极或下电极。 为了减少反射光，增加透射光，一般都在受光面上 涂有SiO2或MgF2，Si3N4，SiO2－MgF2等材料的防反 射膜，同时也可以起到防潮，防腐蚀的保护作用。
于纵轴反转了一下，变为上图(a)。这里是以横轴的正向代表 负电压，这样处理对于以后的电路设计很方便。 二是因为开路电压UOC一般都比外加的反向电压小很多，二者 比较可略而不计，所以实用曲线常画为上图(b)的形式。
极管一样，只有单向导电性，而表现不出它的光电效应。
加反向电压时，伏安特性曲线常画成如下图所示的形式。
与硅光电池的伏安特性曲线图比较，有两点不同。 一是把硅光电池的伏安特性曲线图中Ⅰ、Ⅱ象限里的图线对
这种管子响应速度特别快，带宽可达100GHz，是目前响 应速度最快的一种光电二极管。
噪声大是这种管子目前的一个主要缺点。 由于雪崩反应是随机的，所以它的噪声较大，特别是工 作电压接近或等于反向击穿电压时，噪声可增大到放大器的 噪声水平，以至无法使用。
4.7.4 光伏探测器使用要点
1）极性结型器件都有确定的极性，如要加电压使用时，光 电结必须加反向电压，即P端与外电源的低电位相接。
4.6 光电池
硅光电池结构示意如图
防反射膜
+
(SiO2）
p
n
SiO2
p
-
pn结 n
RL
+
-
硅光电池
光电池按材料分，有硅、硒、硫化镉、砷化镓和无 定型材料的光电池等。按结构分，有同质结和异质 结光电池等。光电池中最典型的是同质结硅光电池。 国产同质结硅光电池因衬底材料导电类型不同而分 成2CR系列和2DR系列两种。2CR系列硅光电池是 以N型硅为衬底，P型硅为受光面的光电池。受光面 上的电极称为前极或上电极，为了减少遮光，前极 多作成梳状。衬底方面的电极称为后极或下电极。 为了减少反射光，增加透射光，一般都在受光面上 涂有SiO2或MgF2，Si3N4，SiO2－MgF2等材料的防反 射膜，同时也可以起到防潮，防腐蚀的保护作用。
于纵轴反转了一下，变为上图(a)。这里是以横轴的正向代表 负电压，这样处理对于以后的电路设计很方便。 二是因为开路电压UOC一般都比外加的反向电压小很多，二者 比较可略而不计，所以实用曲线常画为上图(b)的形式。
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GexSi1-x/Si光波导材料
迄今为止，GeSi材料已广泛用于研制光波导，MQw红外光探测器、光 波导调制器、光波导定向耦合器、X和Y型光波导分支器。研制GexSi1x/Si光波导材料的方法有MEB(分子束外延)、CVD、Ge扩散法等.
si基siO2光波导材料
sl基siO2光波导材料已广泛用于研制光干涉仪、热光开关阵列、分／台束器、放大 器、窄带滤波器、方向耦台器、阵列波导光栅(AwG)等光通讯用器件以及谐振型光 学陀螵仪的环形谐振腔等．其制备方法有火焰水解法(FHD)、化学气相沉积(cVD)、 溶胶凝胶法(soI Gel)等。 FHD工艺是通过控制H2、O2、sicl4的流量在si衬底上沉积并经过高温固化后得到 达几十um厚的slO2薄膜。此法可以掺GeO2或TiO2来调节折射率，结合RIE工艺可 以制作损耗小于0.6 dB·cm-1(λ=1.55um)的二维或三维波导。slO2层的残余应力、 均匀性等影响光传输的因紊与制备工艺的关系有待深入研究与实践。 CVD:蒸发正硅酸乙脂(TEOS)形成sio2过渡层(约10um)到si衬底上，再沉积掺锗的 SiO2层作为波导层，利用图形掩膜并经过刻蚀形成波导条后再沉积不掺杂siOz包 层，所得的3dB分束器的损耗低于．05dB·cm。此法的最大优点是与半导体工艺相 容，沉积的siO：膜厚及膜的残余应力可控。 采用Sol—Gel工艺“63制备光波导材料的原料有正硅酸乙脂(TEos·AP级)、乙醇 (cP级)与异丙醇(cP级)的混合物、去离子水、盐酸(AP级．作催化剂用)，用Sol— Gel工艺得到凝胶膜后，在有一定湿度的气氛中进行热干燥处理，摄后得到SiO： 光波导薄膜材料。可以通过调整原料配比、控制干燥过程的相对湿度和升温速率来 调控材料的应力以至于不开裂，但厚度难以控制，制各材料的时间较长(数天)，波 导层与包层的折射率匹配不易调控。因为si与sio。的晶格常数的差异，S。J一6eJ 工艺制备的SiOz层的厚度通常只有不足lpm，太厚容易产生裂纹l且由于 二者折射事相差太大而引起辆台失配．
外延硅波导器件的插入损耗低，与光纤的耦台效率高。但由 于衬腐高浓度的载流子对光能量吸收使传输损耗过大，其波导 芯与包层的相对光折射率差较小，导致弯曲光波导的曲率半径 大，器件的尺寸也就大．制约了集成度的提高。
SOI光波导材料
SOI(Silicon on InsulatoT)波导材料的制备方法有区熔再结晶(ZMR)、直接链合 与背刻蚀(SDB—BE)、氧离子注入隔离(sIMOx)等。zMR—sOI光波导的损耗 太大．sDB—BE—sOI的硅单晶层质量好，但厚度及其均匀性的控制较难。相 对而言，SIMox-s0I是比较理想的光波导材料，但是由于氧离于注入形成的 siO2层的厚度一般不超过0.5um，它对光的限制还相当有限。另外．由于单模 条件的限制，且s-与Sioz的折射率差别很大，导光的st层仅需要不足0.3um 厚．其脊形波导与光纤耦合时需用过渡透镜等光学元件，sOl光波导分为平板 波导和条形波导。对于sOl平板光波导而言，根据模色散曲线的重合性，Sio。 层只需o．2pm就足够厚了m]。sOI平板光波导中导波层的吸收损耗中t本征吸 收限为1．1pm．不在1．3～1．6}啪的窗口，所以本征吸收是根小的。非本征 吸收在室温时主要是自由裁流子吸收。sOI平板光波导导模的尊模总吸收损耗 <o．2dB·cm～，sIO。屡有泄露损耗”⋯。A，F．Eva璐等m3通过调节sOI脊 型波导的宽高比，研制的大截面sOI脊型光波导对x二1．31pm光的TE。(TM。) 模的传输损耗≤2．6 dB·cm。
硅基光电集成
内容
光子集成回路(Photon Integrated Circuit，PIC)和光电子集 成回路(Optic Electronics Integrated Circuit，OEIC)不仅可 以在大容量、高保密的光纤通信中应用，而且能在光学遥 感、传感，光互联、IC和OEIC是在光纤通讯和计算机的高速发展下提出来 的．在电子计算机中列入光互连，被称为混合光/电子计算 机．用PIC取代集成电路，就是光计算机。无论用PIC还是 OEIC取代集成电路，开展硅基PIC 、 OEIC的研究是必由 之路。
材料
OEIC所使用的材料有Ⅳ族的Si、Ge和I～V族化台物的GaAs、InP及其三、 四元合金等半导体材料。 由于硅具有更高程度的晶体完整性、优良的机械。热学性能和大尺寸以 及硅微电子技术的成熟性，在目前的PIC、OEIC研究中更加受到重视。
硅基光波导材料及其光传输损耗
1．1 外延硅材料(n—si／n+一si、p—si／p+一si) 利用SiH4、SiCl4在约1160C温度下的分解井同时掺杂，可在商 业n+-Si、p+Si片上沉积而得n-si/n+-Si、p-Si/p+-Si.衬底掺杂高 达10+19cm-3，外延层掺杂可低到10+13cm-3。对本征Si单 晶，λ=1.30um．其折射率n=3.505； λ=1.55um ，其折射率 n=3.480；由于自由载流子浓度的增加，其折射率下降(△n)和 吸收系数增大(△a)，这称之为等离子体色散效应。 △n可达10e-2量级，所以等离子体色散效应是比较明显并 可以利用的，可用于制作Si外延光波导及硅电学调制开关等有 源或无源器件.外延硅波导材料主要是微电子工业用的si (111)(用于CMOs电路)．Si(100)(用于双极型电路)片。
简介
硅 基 PIC 、 硅 基 OEIC 芯 片 包 括 异 质 结 晶 体 二 极 管 电 路 、 激 光 二 极 管及其驱动/保护电路、光放大器、调制器、光开关、耦合器、快速 光探测器，小面反射器、分束/合束器、光波导、光纤等，技术上与 微 电 子 工 业 的 CMOS 工 艺 兼 容 ， 只 需 对 光 波 导 器 件 、 光 探 测 器 件作适当调整“。