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Y12T222 光通信硅光集成技术及工艺平台现状、挑战与趋势

更新时间:2026-08-10 07:08:28 阅读量:64

8月15日上午的内容



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硅具有电学与光学特性



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硅是典型的半导体,现在集成电路的主要材料是硅。

 

硅在特定场景是透明的光学材料,硅对于850nm不透明,但对于1.1μm以上的光是透明的,如1310nm(1.3μm)、1550nm(1.5μm)等光通信的工作波段,硅具有光学透明的特性。



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硅是半导体,氧化硅是绝缘体,加上金属,形成电学器件的三要素,可设计PN结、NPN、PNP、CMOS....

硅(在光通信单模波段)是高折射透明材料,氧化硅(在光通信波段)是低折射透明材料,形成波导设计的两要素。

以上的电学与光学,需要的是硅与硅的氧化物,而硅的氧化物很容易与硅结合。

再来对比各种波导结构的高低折射率材料的选择。



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以上一个光通信常用的波导中,硅波导是最小的,意味着可具有小尺寸的芯片优势。

在以上可以用于光纤通信的波导材料,InP和硅既是半导体又是光学材料,在光学器件里可以充分利用半导体的优势来制作小型化的电光/光电器件。



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当然,InP和硅都是半导体,但略有区别。 InP是直接带隙半导体,硅是间接带隙的半导体。



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半导体InP材料可以做激光器、探测器、调制器。

半导体的Si硅可以做调制器(纯硅)、探测器(需要增加锗),无法做激光器。当然半导体硅与半导体Inp异质集成可做混合集成激光器。



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两个半导体光学InP与Si相比,

InP是化合物半导体,工艺复杂,晶圆尺寸小,良率受限,成本很高。

Si是单元素半导体,晶圆尺寸最大,“未来”具有低成本潜力。

现在的发展趋势是硅光作为一个集成光学的平台,能自己做的就自己做,需要优化性能的,就采用硅+x的技术思路。



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硅与InP(或III V族的GaAs)做激光器、SOA等

LN铌酸锂的薄膜化,可提高调制器的带宽。薄膜铌酸锂层通常选择附着在硅的SOI层上,这本身就是硅基TFLN的集成。

硅的温漂系数比较大,而氮化硅很小,在硅上沉积氮化硅波导层,可实现低温漂的无源器件设计。

从技术发展思路来说,Si+x可增强硅光集成光学的优势,同时也有很大的技术挑战,需要产业不断优化。



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ok,写个简单的前言。

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