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硅氢键对波导表面光滑化影响的理论仿真
  • ISSN号:1007-2276
  • 期刊名称:《红外与激光工程》
  • 时间:0
  • 分类:TN305.2[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]太原理工大学信息工程学院微纳系统研究中心,山西太原030024, [2]太原理工大学新型传感器与智能控制教育部和山西省重点实验室,山西太原030024
  • 相关基金:国家自然科学基金(51505324,91123036);高等学校搏士学科点专项科研基金(201314021i0013);山西省青年基金(2014021023-3)
中文摘要:

低损耗高Q值硅基纳米光波导谐振腔,是高灵敏探测器、生物传感器、光通讯器件等发展的关键。而波导表面粗糙度会造成较大的光传输损耗,是制约硅基纳米光波导谐振腔Q值提高的一个重要因素。降低硅基纳米光波导表面粗糙度已成为光波导器件发展的一个关键问题,氢退火工艺是当前改善波导表面粗糙度的一种关键技术。基于表面硅氢键流密度理论,利用Materials Studio软件模拟氢退火光滑化处理过程中硅与氢之间的反应,搜索反应过渡态,探究硅氢键、温度等因素对反应的影响。结果表明:在高温氢退火氛围下,波导表面硅原子与氢原子之间能够形成硅氢键,且温度越高,在硅氢键作用下表面硅原子迁移速率越快,表面由高能态向低能态过渡,表面光滑化效果越明显。

英文摘要:

Si nano-optical waveguide resonant cavity with low loss and high Q value is the key for high sensitivity detectors, biosensors, optical communication devices, and so on. However, the surface roughness of optical waveguide will cause high transmission loss which becomes a serious constrain to the high Q value of Si nano-optical waveguide resonant cavity. Therefore, it has become a key issue to reduce the surface roughness of silicon-based nanometer optical waveguide for the development of photonic devices. Nowadays hydrogen annealing technology is an important method to reduce the surface roughness of waveguide. According to the theory study was done by Materials Studio software. The the smoothing process of hydrogen annealing was of surface Si-H bond current density, the simulation reaction between silicon atoms and hydrogen atoms in simulated. The reaction transition state was searched.The influence of silicon hydrogen bond and temperature on the reaction process was also studied. The results indicate that chemical bond can be formed between silicon atom and hydrogen atom under high temperature with H2 atmosphere. Higher temperature is benefit to accelerate the moving rate of surface silicon atoms which makes the surface transition from upper state to lower state, and realize its smoothing.

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期刊信息
  • 《红外与激光工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国航天科工集团
  • 主办单位:天津津航技术物理研究所
  • 主编:张锋
  • 地址:天津市空港经济区中环西路58号
  • 邮编:300308
  • 邮箱:irla@csoe.org.cn
  • 电话:022-58168883 /4/5
  • 国际标准刊号:ISSN:1007-2276
  • 国内统一刊号:ISSN:12-1261/TN
  • 邮发代号:6-133
  • 获奖情况:
  • 1996年获航天系统第五次科技期刊评比三等奖,1998年获航天系统第六次科技期刊评比二等奖,1997-2001年在天津市科技期刊评估中被评为一级期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17466