Silicon-Germanium and Silicon-Tin Waverguides for Heterostructure Optoelectronic Devices

用于异质结构光电器件的硅-锗和硅-锡波导

• 批准号: 8961379
• 负责人: Fereydoon Namavar
• 金额: $ 4.99万
• 依托单位: Spire Corporation
• 依托单位国家: 美国
• 项目类别: Standard Grant
• 财政年份: 1990
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 1990-01-01 至 1990-09-30
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nsf.gov/awardsearch/showAward?AWD_ID=8961379&HistoricalAwards=false
• 关键词: Silicon; Germanium; Tin; Waverguides; Heterostructure

The growth of a single-crystal alloy layer of germanium and silicon on a very high resistivity silicon substrate is a new and unexplored technique for optical waveguiding in the 1.3 to 1.6 micron infrared wavelength range. A related, but more speculative approach, is the epitaxial growth of crystalline tin- silicon alloys on silicon, which has never been done. SnSi would allow a lower percentage of tin in the alloy than the percentage of Ge in GeSi to achieve a given amount of refractive index increase. The advantages of these alloys as waveguides include very low waveguide propagation loss and compatibility with Si processing. In Phase I Spire Corporation will grow symmetric Si/GeSi/Si and Si/SnSi/Si waveguide structures using a double heteroepitaxy of crystalline GexSi(1-x) or SnxSi(1-x) on (100) silicon, followed by an epitaxial silicon layer on the alloy, and to perform optical waveguide tests on the material at a wavelength of 1.3 microns. The thickness of the alloy layer will be varied from 1 to 10 microns and x will be varied from 0.05-0.20. They hope to show from the waveguide tests that losses are low, and the TE0 mode is not cut off at submicron thickness. The general goals for Phase II are to build upon the Phase I results to develop active, guided-wave electro-optic devices.

锗的单晶合金层的生长， 在非常高电阻率硅衬底上硅是一种新的 在1.3到1.6的波长范围内， 微米红外波长范围。 相关的，但更多 一种推测性的方法，是晶体锡的外延生长， 在硅上形成硅合金，这是从未做过的。 硅化锡 将允许合金中的锡的百分比低于 Ge在GeSi中的百分比，以实现给定量的 折射率增加。 这些合金的优点是， 波导包括非常低的波导传播损耗， 与Si工艺兼容。 第一阶段Spire 公司将发展对称Si/GeSi/Si和Si/SnSi/Si 使用双异质外延的波导结构 （100）硅上的结晶GexSi（1-x）或SnxSi（1-x），接着 通过合金上的外延硅层， 在1.3波长下对材料进行光波导测试 微米 合金层的厚度将从 1至10微米，x将在0.05-0.20之间变化。 他们 希望通过波导测试表明损耗很低， 并且TE 0模在亚微米厚度处不被截止。 的 第二阶段的总体目标是在第一阶段的基础上 结果开发主动，导波电光器件。