氮化鎵量子阱波導(dǎo)及波導(dǎo)集成器件的研究.pdf

1、在現(xiàn)代光通信領(lǐng)域，平面集成光子器件憑借其尺寸小、穩(wěn)定性高和可重復(fù)性等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的使用價(jià)值和應(yīng)用前景。III-V族的氮化物半導(dǎo)體材料在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有優(yōu)良的光電特性，可利用氮化物材料制備各種光源器件、平面光子器件，從而為制備面向可見(jiàn)光平面通信的集成光子器件奠定了基礎(chǔ)。介質(zhì)光波導(dǎo)是集成光子器件中基本的光學(xué)回路，用于控制光波的傳輸。研究氮化物量子阱波導(dǎo)，是研制面向可見(jiàn)光平面通信集成光子器件的重要前提。
　　本文基于氮化鎵(GaN)量

2、子阱材料，對(duì)大尺寸懸空氮化物光波導(dǎo)、懸空氮化物集成波導(dǎo)器件，以及LED光源與懸空波導(dǎo)集成器件和基于懸空氮化物光波導(dǎo)的平面集成光子器件進(jìn)行了理論模擬，設(shè)計(jì)優(yōu)化，工藝制備和測(cè)試分析等多方面工作，所做主要工作包括：
　　利用有效折射率(EIM)方法、有限元(FEM)理論和時(shí)域有限差分(FDTD)算法，對(duì)可見(jiàn)光波長(zhǎng)的懸空氮化物波導(dǎo)進(jìn)行了模式和傳輸特性理論分析，提出了結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，以及懸空氮化物集成波導(dǎo)器件的設(shè)計(jì)、制備方案。利用掃面電鏡(S

3、EM)、原子力顯微系統(tǒng)(AFM)和拉曼(Raman)系統(tǒng)對(duì)器件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和光致發(fā)光(PL)測(cè)試；
　　提出并設(shè)計(jì)了懸空氮化物平面多分支波導(dǎo)器件，采用快速原子束刻蝕(FAB)和背后減薄技術(shù)在懸空GaN薄膜上制備出多分支器件，實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光平面1×N的多路復(fù)用傳輸功能。利用拉曼(Raman)系統(tǒng)對(duì)器件進(jìn)行了性能測(cè)試，并結(jié)合時(shí)域有限差分(FDTD)算法對(duì)器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論仿真，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電致LED器件與懸空波導(dǎo)的集成做好了前期工作；?