为了实现集成硅基光源, 研究了基于湿法表面处理的InP/SOI直接键合技术。采用稀释的HF溶液对InP晶片进行表面活化处理, 同时采用Piranha溶液对SOI晶片进行表面活化处理, 实现了二者的低温直接键合。分别采用刀片嵌入法和划痕测试仪对样品的键合强度进行了定性及定量分析。同时, 采用超声波扫描显微镜及扫描电子显微镜对键合界面的缺陷信息及键合截面的微观特性进行了评估。分析结果表明: 提出的键合工艺可以获得较好的键合效果。

研究了基于Al2O3中间层的InP/SOI晶片键合技术。该方案利用原子层沉积技术在SOI晶片表面形成Al2O3作为InP/SOI键合中间层, 同时采用氧等离子体工艺对晶片表面进行活化处理。原子力显微镜和接触角测试结果表明, 氧等离子体处理使得晶片的表面特性更适于实现键合。透射电子显微镜和X射线能谱仪测试结果证实, 采用Al2O3中间层可以实现InP晶片与SOI晶片的可靠键合。

硅基键合III-V 材料激光器，作为互补氧化物半导体(CMOS)兼容硅基光互连系统中的一个关键元件，近年来引起了人们的高度重视并得到了广泛的研究。金属限制结构可以增强器件对光场的限制，提高界面反射率和工艺容差，从而实现小体积低能耗硅片上集成光源。对金属限制介质辅助键合III-V/硅基混合集成激光器进行了研究，介绍了该激光器的基本原理和实验方案，并对制作的不同结构激光器的特性进行了分析，该研究工作的开展将有助于实现III-V/硅基混合集成激光器在低能耗高带宽的硅基光互连中的应用。

介绍了集成光隔离器近年来的研究成果, 并对其原理作了讨论, 同时还讨论了光隔离器与半导体材料实现集成的途径。

采用一电阻层来表征键合界面处的阻抗.通过求泊松方程、电流密度方程、载流子扩散方程以及有源层结压降方程自洽解的方法,计算了VCSEL的电势分布,进而求解热传导方程,得到VCSEL的温度分布.详细分析了键合界面阻抗对晶片键合结构垂直腔面发射激光器内部的电势分布、温度分布以及有源层中的注入电流密度、载流子浓度、结压降和温度沿径向分布的影响.

采用光学传输矩阵方法,详细分析了反射镜以及键合界面的吸收对垂直腔面发射激光器光学特性的影响.结果表明,反射镜以及键合界面的吸收对反射镜和垂直腔面发射激光器的反射率和势透射率有较大影响,而对反射镜中心波长处的反射相移以及垂直腔面发射激光器模式的反射相移和模式位置影响很小.随着反射镜以及键合界面的吸收增大,反射镜中心波长处的反射率逐渐减小,垂直腔面发射激光器的模式反射率变化则是先急剧减小,达到一个极小值,然后再逐渐增大,而反射镜中心波长处以及垂直腔面发射激?馄髂Ｊ酱Φ氖仆干渎试蚨际茄杆俳档偷?此外,将有吸收的键合界面离有源区的距离远一些,有利于提高垂直腔面发射激光器模式处的光输出效率.

采用光学传输矩阵方法分析了厚度偏差对VCSEL的反射谱和反射相移产生的影响.结果表明,反射镜和VCSEL中各层厚度的偏大,将使反射镜的中心波长以及VCSEL的模式波长向长波方向移动,而反射镜和VCSEL中各层厚度的偏小,将使反射镜的中心波长以及VCSEL的模式波长向短波方向移动.将键合界面离有源区稍微远一些,有利于减小其厚度偏差对VCSEL的模式波长的影响.