【摘 要】
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未来高速海量信息传输需求使得低成本集成光电子器件成为首选。采用硅基光电子器件用光代替电实现片间乃至片上光互连已成为学术界研究的热点。半导体硅材料不仅仅是电子材料
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未来高速海量信息传输需求使得低成本集成光电子器件成为首选。采用硅基光电子器件用光代替电实现片间乃至片上光互连已成为学术界研究的热点。半导体硅材料不仅仅是电子材料，还是光子材料。成熟的微电子加工工艺为超大规模集成电路做出了特殊贡献，也为硅光子学发展打下了坚实的技术基础，极大地促进了硅光子学的发展。人们已在绝缘体上硅(SOI)制作出阵列波导光栅、光波导调制器和光开关等诸多优良的光波导器件。然而，硅是间接带隙半导体材料，硅基光源成为硅光子学领域的发展瓶颈。科学家们尝试着许多方法来解决硅材料的发光难题,比如纳米晶硅、硅基掺铒、锗硅等，迄今为止只有硅材料和Ⅲ-Ⅴ族材料的混合集成才能满足器件性能需求。 本论文对硅基Ⅲ-Ⅴ族混合集成激光器进行了理论设计，并对其关键的制造工艺——BCB作为中间层的Si/Ⅲ-V族半导体光电材料键合技术进行了研究。其主要内容和研究成果如下： (1)设计了一种可调谐的单波长硅基Ⅲ-Ⅴ族混合集成激光器，基于Ⅲ-Ⅴ族波导F-P腔和硅基/Ⅲ-Ⅴ族混合微环之间的游标效应，有望实现单波长激光输出，通过硅基热光效应可实现输出波长可调谐。 (2)设计了一种同时输出四波长的硅基Ⅲ-Ⅴ族混合集成激光器。通过硅基采样光栅对Ⅲ-Ⅴ族有源波导中的光场进行选择性反馈，以及与硅基微环之间共同选模作用，有望实现四个波长的同时激射。 (3)对硅基Ⅲ-Ⅴ族混合集成激光器的关键制造工艺——BCB作为中间层的Si/Ⅲ-Ⅴ族半导体光电材料键合技术进行了研究，经过实验摸索，开发出一套基于纳米压印机的超薄BCB键合工艺，键合层厚度可控制在50nm以下，最小厚度为20nm，机械强度达到2MPa；实现了InP衬底的低损伤剥离，为后续混合集成激光器的研制打下基础。
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