Ge0.05Si0.95／Si异质结单模共面布拉格反射波导光栅的设计与分析

GeSi/Si异质结布拉格反射光栅是硅基光电集成领域一种重要的集成光学器件,分析GeSi/Si异质结的传光特性和布拉格条件,通过求解布拉格光栅方程,得出耦合系数和耦合效率.利用上述原理设计出入射角为66°,波导层的厚度为2 μm,光栅长度为4 252 μm,槽深为0.05 μm,光栅周期为0.456 μm,滤波带宽为0.214 nm,耦合效率为84.1%的1.3 μm Ge0.05Si0.95/Si异质结单模共面布拉格反射光栅,并用数值模拟了入射光渡电场和反射光波电场的分布.     

Si／Ge应变层异质结带的价带偏移理论计算

在应变异质结价带偏移从头算赝势法的理论计算中，建议一种以平均键能为参考能级的△Ｅｖ值理论计算方法，该方法在Ｓｉ为衬底，以Ｇｅ为衬底和自由共度生长等３种不同应变情况的Ｓｉ／Ｇｅ异质结价带偏移△Ｅｖ值计算中，分别得到０．７３１ｅＶ，０．２４３ｅＶ和０．５２１ｅＶ的计算结果。     

Si1—xGex／Si脊形波导X型分支器的研制

采用分子束外延方法制作低损耗Ｓｉ１－ｘＧｅ／Ｓｉ异质结脊形光波导，在Ｘ型交叉波导上实现了Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ光分支器的功能，设计中采用了ＳｉＧｅ大截面脊形波导的单模条件和交波导传输特性分析的结果。Ｘ型光分支器的实现为进下Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ光开关和光电调制器积累了经验。     

1.55μmSi1—xGex光波导在Si1—xGex／Si多量子阱探测器集成的优…

对１。５５μｍ波长的Ｓｉ１－ｘＧｅｘ光波导和Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ多量子阱红外探测器的集成器件结构进行了系统的分析和优化设计。优化结果为：１）对Ｓｉ１－ｘＧｅｘ光波导，Ｇｅ含量ｘ＝０．０５，脊宽，高和腐蚀深度分别为８，３和２．６μｍ，２）对ＳＩ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ多量子阱红外探测器，Ｇｅ含量ｘ＝０．５，探测器由厚度为５５０ｎｍ，２３个周期的６ｎｍＳｉ０．５ＧＥ０．５＋１８ｎｍＳｉ组成，长度约２ｍｍ。     

锗硅合金脊形光波导的优化分析与设计

根据脊形光波导的基本设计要求，分析了锗硅合金脊形波导的结构参数对其光传播特性的影响，并优化设计了结构参数，其合理性得到了实验验证。     

GexSi1—x／Si异质结无间距定向耦合光开关模型分析

提出一种简便可行的ＧｅｘＳｉ１－ｘ异质结无间向耦合光开关（ＢＯＡ型－Ｂｉｆｕｒｃａｔｉｎ ＯｐｔｉｃａｌＡｃｔｉｖｅ）。该方法采用等离子体色散效应分析了这种光开关学调制查理；采用异质结超注原理分析了开关的电学性质，并根据曲单模脊形波导理论和上述，设计了利用双模干涉机制工作的Ｇｅ０．０５Ｓｉ０．９５／Ｓｉ异质结ＢＯＡ型光开并的结构参数和电学参数。     

硅键合SOI平面光波导探索

本文分析了ＳＩＭＯＸ／ＳＯＩ和ＤＷＢ／ＳＯＩ结构的性能特点。尝试用ＤＷＢ／ＳＯＩ材料制备不同波导层厚度的平面光波导样品，并测试了１．１５μｍ和１．５２３μｍ激光的ＴＥ和ＴＭ模的传输损耗。１．５２３μｍ光的ＴＥ模的最小传输损耗已达０．２７ｄＢ／ｃｍ。说明ＤＷＢ／ＳＯＩ材料是一种有潜力的光波导材料。     

平面光波导中的有效折射率数值解法及光场分析

本文给出一种计算有效折射率的数值迭代算法，通过计算得出平面光波导的光场分布及厚度。     

一种新型Si/SiGe/Si双异质结PIN电学调制结构的异质结能带分析

PIN结构是电光调制器中常见的一种电学调制结构, 该结构中载流子注入效率直接影响着电光调制器的性能. 在前期的研究中, 我们在SOI材料的基础上提出了一种新型Si/SiGe/Si双异质结PIN电学调制结构, 可以有效提高载流子注入效率, 降低调制功耗. 为了进一步研究这种新型调制器结构的调制机理, 本文从单异质结能带理论出发, 定量分析了该新型结构中双异质结的势垒高度变化, 给出了双异质结势垒高度的定量公式, 将新型结构与SiGe-OI和SOI两种PIN电学调制结构进行能带对比, 分析了该新型结构载流子注入增强的原因, 最后模拟了新型结构的能带分布, 以及能带和调制电压与注入载流子密度的关系, 并与SiGe-OI和SOI两种PIN电学调制结构进行对比发现, 1 V调制电压下, 新型结构的载流子密度达到了8× 10¹⁸cm^-3, 比SOI 结构的载流子密度高了800%, 比SiGe-OI结构的载流子密度高了340%, 进一步说明了该新型结构的优越性, 并且验证了理论分析的正确性.     

不同晶面与应变状态下Si/Ge应变异质界面的价带能量不连续性

结合应变异质界面能带排列的平均键能理论和形变势方法，确定了三种不同衬底上生长的Ｓｉ／Ｇｅ系统在（００１）和（１１０）两种不同晶面上的价带能量不连续值（Ｅ_v）得出了Ｓｉ／Ｇｅ系统的Ｅ_v值随其衬底Si_1-xGe_x的组分x变化的定量关系结果表明，Ｓｉ／Ｇｅ系统价带平均能量的不连续性（Ｅ_v，ａｖ）基本不随应变状态的不同而变化，而最高价带的Ｅ_v值则表现出对弹性应变的高度敏感性（变化量约达０．５ｅＶ），此效应主要来源于单轴应力对价带结构的影响．Ｓｉ／Ｇｅ系统在（００１）面和（１０）面上的Ｅ_v值略有差别，表现出弱的晶格取向的相关性本文对（００１）面的计算结果与新近的归一保持赝势方法的大型超原胞计算结果以及相关的实验值相当一致． 关键词：     

Analysis and Optimal Design of a Novel SiGe／Si Power Diode for Fast and Soft Recovery

We propose a novel p (Si1-xGex)-n^--n^ hetero-junction power diode with three-step gradual changing doping concentration in the base region,and the structure mechanism is analysed.The fast and soft reverse recovery characteristics have been obtained and the optimal design of the changing doping concentration gradient andthe percentage of Ge is carried out.Compared to the conventional structure of p^ (Si1-xGex)-n^--n^ with a constant doping concentration,the softness factor S increases nearly two times,the reverse recovery time and the peak reverse current are reduced over 15% for the device with the optimized concentration gradient,while the forward drop is almost unchanged.Taking into account of the improvement of the whole characteristics of the novel device,we obtain the optimal percentage of Ge to be 20%.     

A comparative study of electroluminescence from Ge／SiO2 and Si／SiO2 films

Ge/SiO_2 and Si/SiO_2 films were deposited using the two-target alternation magnetron sputtering technique. The Au/Ge/SiO_2/p-Si and Au/Si/SiO_2/p-Si structures were fabricated and their electroluminescence (EL) characteristics were comparatively studied. Both Au/Ge/SiO_2/p-Si and Au/Si/SiO_2/p-Si structures have rectifying property. All the EL spectra from the two types of the structure have peak positions around 650－660 nm. The EL mechanisms of the structures are discussed.     

光在近耦合波导结构中的传输性质分析

从理论上讨论了光在两根相互耦合的波导中传播的性质，通过束传播法从数值模拟上对光在两根及三根相互耦合的波导中传播的特性进行了分析。得出光在两种近耦合波导结构中传输具有的特性分析结果。     

GeSi/Si多量子阱红外探测器波导结构的理论计算

本文采用传输矩阵的方法计算了Ge_xSi_1-x/Si量子阱红外探测器结构参量对多量子阱波导结构模场分布,光场限制因子和有效吸收系数的影响,并给出了优化设计的结果.     

火焰水解法制备Si02—Ge02平面波导材料

本文采用火焰水解法（FHD）在单晶Si片上快速淀积SiO2/SiO2-GcO2厚膜，再经过高温玻璃化处理，获得了玻璃态的平面波导材料。下包层SiO2膜的厚度约为40μm，波长1550nm处的折射率为1.4462，芯层SiO2-GeO2膜的厚度为5μm，折射率为1.4631。分别采用XRD、XPS、SEM和椭偏仪等对波导材料表面特性和折射率等进行了测试分析。     

光子晶体异质结耦合波导光开关

以二维三角晶格光子晶体为研究对象,在该光子晶体中引入两行平行的单模线缺陷波导,以一行耦合介质柱为间距,通过调节部分耦合介质柱的折射率,构筑了光子晶体异质结耦合波导光开关结构。利用平面波展开法和定向耦合原理计算了在不同入射光频率下,缺陷波导间耦合介质柱的折射率不同时的耦合长度,确定了合适的光子晶体异质结耦合波导光开关的结构参数。利用时域有限差分法研究了该光开关中耦合介质柱的折射率变化及异质结构介质柱的位置分布对光信号输出路径的影响。结果表明,通过改变该结构中耦合介质柱的折射率可以改变光的输出路径,可实现光的开关行为。并且异质结构介质柱位置的随机分布对该光开关的影响不大,有助于光子晶体新型滤波器、定向耦合器、波分复用器以及光开关等光子器件的研究。     

Ge0.05Si0.95/Si异质结单模共面布拉格反射波导光栅的设计与分析

GeSi/Si异质结布拉格反射光栅是硅基光电集成领域一种重要的集成光学器件,分析GeSi/Si异质结的传光特性和布拉格条件,通过求解布拉格光栅方程,得出耦合系数和耦合效率。利用上述原理设计出入射角为66°,波导层的厚度为2μm,光栅长度为4252μm,槽深为0.05μm,光栅周期为0.456μm,滤波带宽为0.214nm,耦合效率为84.1%的1.3μm Ge_0.05Si_0.95/Si异质结单模共面布拉格反射光栅,并用数值模拟了入射光波电场和反射光波电场的分布。     

多量子阱平面光波导的有限元分析

本文利用有限元法分析了多量子阱平面光波导的传播特性,给出了任意阱数多量子阱光波导_TE模和TM模的有效折射率和TE模的强度分布.结果表明:γ(势阱与势垒的厚度比)值的改变,影响波导中导模的模式数目、有效折射率、双折射和强度分布;并发现在某些情况下,均方根近似是不适用的.