第六章 常见光波导材料与工艺.ppt

集成光电子器件的材料 教师：宋军 光电子材料包括： （1） 激光材料（20世纪60年代初） 激光：高亮度、单色、高方向性 红宝石（Cr3+:Al2O3 ) （2） 非线性光学晶体（变频晶体） KDP（磷酸二氢钾）、KTP（磷酸钛氢钾） LBO（三硼酸锂）… 表2 主要化合物半导体及其用途 （5）显示材料 发光二级管（LED）如表 3 表4 光纤发展阶段及所需材料 光纤材料: ? 石英玻璃： SiO2、SiO2-GeO2、 SiO2-B2O3-F ? 多组分玻璃：SiO2-GaO-Na2O、 SiO2-B2O3–Na2O ? 红外玻璃： 重金属氧化物、卤化物 ? 掺稀土元素玻璃： Er、Nd、… 多模只适于小容量近距离（40Km,100M bps) 单模可传输调制后的信号≥40Gbps 到200Km， 而不需放大。 （7）记录材料 21世纪将是以信息存储为核心的计算机时代，在军事方面，如何快速准确地获取记录、存储、交换与发送信息是制胜的关键。 磁记录在21世纪初仍有很强的生命力，通过垂直磁记录技术和纳米单磁畴技术，再加先进磁头（如巨磁电阻）（GMR）的采用，有可能使每平方英寸的密度达100GB，所用介质为氧化物磁粉（γ-Fe2O3及加 Co - γ -Fe2O3、CrO2)，金属磁粉或钡铁氧体粉。 磁光记录：与磁记录不同之处在于记录传感元件是光头而不是磁头。磁光盘的介质主要是稀土-过渡族金属，如TbFeCo、GdTbFe、NdFeCo，必威体育精装版的是Pb/Co多层调制膜或Bi石榴石薄膜。磁光盘的特点在于可重写，可交换介质。 （8）敏感材料 1. 计算机的控制灵敏度与精确度有赖于敏感 材料的灵敏度与稳定性。 2. 敏感材料种类繁多，涉及半导体材料、功 能陶瓷、高分子、生物酶与核酸链（DNA） 等。 集成光电子材料 波导折射率与模式 波导厚度与模式 不同材料矩形单模波导的宽度 如希望对光纤耦合损耗小：不同材料的光波导结构 平面光波导的类型 脊形光波导 渐变折射率波导 集成光器件的分类 有源器件：用于光信号产生，检测，调制及放大（半导体激光器，光调制器，光放大器，光探测器） 无源器件：不对光信号形式产生任何改变，只改变光传播路径等（光耦合器，光纤光栅，阵列波导光栅，光滤波器等） 有源器件材料的应用场合 集成光电子材料 集成光电子学中的主要制备技术 横截面 波导制作工艺 集成光电子器件制作条件 超净室 去离子水 经验告诉我们，微粒的大小要小于器件上最小特征图形尺寸的1/10。（就是说直径为0.03微米的微粒将会损坏0.3微米线宽大小的特征图形。）否则会造成器件功能的致命伤害。 光电所 ? 投资4000万元的光电子学研究所实验大楼坐落在深圳大学文山湖畔。这是一座设施先进、功能完善、配套齐全、专业化水准高的现代化实验大楼，总面积8200平方米，其中有1200平方米的百级和万级净化实验室，有电子级超纯水制备系统、各种特殊气体的供送系统以及相应的安全保障和环保设施等。投资6000万元购置的先进科研仪器设备，构建了显微分析、光谱分析、超快诊断技术、光电子材料、生物光子学、等离子体显示、应用光学、电子学等10多个测试实验室和真空光电子器件、半导体光电子材料与器件、平板显示器件、有机电致发光材料、纳米光电子材料等10多个工艺实验室。主要大型仪器设备有：金属有机化合物气相沉积（MOCVD）系统、微波等离子体增强化学气相沉积（MPECVD）系统、等离子体增强化学气相沉积（PECVD）系统、磁控溅射系统、反应离子刻蚀机、光刻机、高精度丝网印刷机、大型高精度点胶机、高精度喷砂机、多功能镀膜机、扫描探针显微镜、扫描电子显微镜、台阶轮廓测试仪、三维视频显微镜、真空紫外单色仪、紫外/可见/近红外光谱仪、飞秒激光器、皮秒激光器、荧光光谱测试仪、激光拉曼谱仪、高分辨X射线衍射仪、变磁场霍尔测试仪、多光子激发荧光显微成像系统、高速示波器、逻辑分析仪和数字电路开发系统等，以及光学设计分析、多物理场分析等大型软件。这些硬件条件，为建设一流的光电子学研究所奠定了坚实的基础。  人员产生的污染 工作区人员也是最大的污染源之一。即使一个经过风淋的洁净室操作员，当他坐着时，每分钟也可释放10万到100万个颗粒，当人员移动时，这个数字还会大幅增加。这些颗粒都是来自脱落的头发和坏死的皮肤。其他的颗粒源还有象化妆品、染发剂和暴露的衣服等。下表列出了从不同操作人员的动 作中产生的污染物的 水平。 工艺用水 在微纳米器件生产的整个过程中，要经过多次的化学刻蚀与清洗