硅基發(fā)光器件及其構成的光互連系統(tǒng)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、以硅材料為基礎的微電子技術,是現(xiàn)代電子計算機、自動化控制、電子通信等領域發(fā)展的基礎,也體現(xiàn)著一個國家科技實力的強弱。然而隨著集成電路的飛速發(fā)展,芯片內(nèi)部晶體管之間的互連布線變得無比復雜,從而導致芯片速度無法進一步提升,同時內(nèi)部串擾現(xiàn)象嚴重,散熱和耗能問題也很難克服。采用光來傳輸信號可大大提高系統(tǒng)響應速率、交叉互連密度、信息處理速度和準確性,同時減少電磁波串擾和能量損耗,電互連引起的“瓶頸”有望得到解決,突破目前集成電路信息存儲量和工作速

2、度的限制。然而,作為間接帶隙半導體材料的硅,其發(fā)光功率和外量子轉換效率都很低,因此實現(xiàn)硅基光電子集成的關鍵在于研制出高效率的硅基發(fā)光器件,以及提高光互連系統(tǒng)的轉換與耦合效率。本文對基于標準CMOS工藝的硅基發(fā)光器件,以及由其構成的光互連系統(tǒng)進行了深入的研究,主要研究內(nèi)容如下:
　　1.分析了已有報道的硅基發(fā)光器件,對其結構和發(fā)光機理進行了分析,重點研究了CMOS工藝下硅PN結反向擊穿和正向注入發(fā)光器件的一般結構、發(fā)光機理和光電特性

3、,在此指導下設計了楔形三端 Si-LED、八邊形雪崩擊穿Si-LED,并進行了詳細的光電特性測試。
　　2.詳細研究了與 CMOS兼容的一些器件結構,如肖特基勢壘二極管、MOS隧道二極管和PIN二極管等,分析了這些器件的工作原理,并結合硅基發(fā)光理論,在標準CMOS工藝下設計和制造了肖特基勢壘Si-LED、MOS隧道Si-LED和多晶硅PIN Si-LED,對這些器件進行了詳細的光電特性測試。
　　3.在本文設計的硅基發(fā)光器件

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