標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝硅基發(fā)光器件的研究.pdf

1、作為極有可能取代傳統(tǒng)微電子集成電路的下一代產(chǎn)品，硅基光互連系統(tǒng)越來越受到重視。然而硅屬于間接帶隙半導(dǎo)體，由其構(gòu)成的硅基發(fā)光器件效率低下，這就成了全硅光電集成回路(Optoelectrical Integarted Circuits, OEIC)發(fā)展遇到的最大問題。本文立足亞微米超大規(guī)模 CMOS集成電路技術(shù)，對(duì)硅基發(fā)光器件(Si-LED)做了深入的研究并制備出了發(fā)光效率較高的新型 Si-LED，主要工作內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1)

2、由于硅p-n結(jié)反向擊穿電壓較高，難以與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝其它器件兼容，因此選擇低工作電壓的正向偏置型Si-LED為主要研究對(duì)象。而正向偏置二極管中載流子的產(chǎn)生與復(fù)合機(jī)制、電流密度和器件結(jié)構(gòu)對(duì)其發(fā)光的影響仍有待研究。
　　2)采用UMC0.18μm1P6M標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝設(shè)計(jì)制備了新型楔形結(jié)構(gòu)單晶Si-LED和Si-LED陣列，多晶硅PIN發(fā)光器件(PIN-LED)，以及由多晶硅PIN-LED發(fā)射、單晶Si-LED接收的簡(jiǎn)易光互連結(jié)構(gòu)

3、。
　　3)對(duì)上述制備的Si-LED進(jìn)行了電學(xué)特性和光學(xué)特性的測(cè)試，對(duì)楔形Si-LED做了較為詳細(xì)的光譜分析，以便從中了解其發(fā)光的物理機(jī)制，并對(duì)其發(fā)光功率和光電轉(zhuǎn)換效率對(duì)電流變化的依賴做了詳細(xì)分析。測(cè)試結(jié)果表明，文中楔形八瓣結(jié)構(gòu)Si-LED器件發(fā)射近紅外波段的光，主發(fā)光峰位于1130 nm附近；工作在2.1 V@200 mA時(shí)發(fā)光功率可達(dá)1200 nW，且未達(dá)到飽和；1.2 V@40 mA時(shí)光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)5.8×10-6，明顯優(yōu)