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随着光纤通信技术和微电子技术的飞速发展,光电集成的研究成为当今世界前沿研究的热点。而其中关键的一环,就是要研制出一种能满足光互联技术要求的实用光源。硅是微电子技术的主要材料,但由于其为一种间接带隙的半导体材料,在发光方面具有先天的不足。目前已经发展了多种硅基光发射技术,如多孔硅、纳米硅、锗硅等技术,取得了许多重要的进展。但是,这些技术都采取了复杂的工艺手段,与当前微电子超大规模集成电路(VLSI)的成熟工艺不兼容,限制了芯片内部光互联的实现。由于硅发光器件结构简单、与标准CMOS工艺兼容等特点,得到了许多研究者的注意,在发光机理研究、器件结构设计和制备方面取得了很大的进展。
文在与标准COMS工艺兼容的硅基光发射器件方面进行了广泛而深入的研究,通过测试Chartered公司0.35μm dg(双栅)标准CMOS工艺进行流片制造的不同结构器件,对实验结果进行总结,分析了结构对器件特性的影响。在此基础上,采用0.35μm标准CMOS EEPROM工艺进行了器件结构的改进设计,尝试了一批新的结构设计例如圆形器件、尖端注入型器件等并进行流片。并且通过理论和实际测试分析了工艺对器件特性的影响。重点对栅压控制结构、三端器件进行了测试和分析,明确了栅的控制机理,并且发现了三端器件明显的控制效果。