留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

硅氢键对波导表面光滑化影响的理论仿真

段倩倩 唐海泉 任馨宇 菅傲群 魏重光 桑胜波 张文栋

段倩倩, 唐海泉, 任馨宇, 菅傲群, 魏重光, 桑胜波, 张文栋. 硅氢键对波导表面光滑化影响的理论仿真[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(8): 816001-0816001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0816001
引用本文: 段倩倩, 唐海泉, 任馨宇, 菅傲群, 魏重光, 桑胜波, 张文栋. 硅氢键对波导表面光滑化影响的理论仿真[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(8): 816001-0816001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0816001
Duan Qianqian, Tang Haiquan, Ren Xinyu, Jian Aoqun, Wei Chongguang, Sang Shengbo, Zhang Wendong. Theoretical simulation of the effect of silicon hydrogen bond on waveguide surface smoothing[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(8): 816001-0816001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0816001
Citation: Duan Qianqian, Tang Haiquan, Ren Xinyu, Jian Aoqun, Wei Chongguang, Sang Shengbo, Zhang Wendong. Theoretical simulation of the effect of silicon hydrogen bond on waveguide surface smoothing[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(8): 816001-0816001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0816001

硅氢键对波导表面光滑化影响的理论仿真

doi: 10.3788/IRLA201645.0816001
基金项目: 

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(20131402110013);山西省青年基金(2014021023-3)

详细信息
    作者简介:

    段倩倩(1985-),女,讲师,硕士生导师,博士,主要从事微纳传感器与纳米光波导方面的研究。Email:wwhwls@163.com

    通讯作者: 菅傲群(1983-),男,副教授,主要从事纳米光波导方面的研究。Email:jianaoqun@tyut.edu.cn
  • 中图分类号: TN305.2

Theoretical simulation of the effect of silicon hydrogen bond on waveguide surface smoothing

  • 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。
  • [1] Hung Shihche,Liang Eihzhe,Lin Chingfuh.Silicon waveguide sidewall smoothing by KrF excimer laser reformation[J].Journal of Lightwave Technology,2009,27(7):887-892.
    [2] Shi Qiang,Sang Shengbo,Zhang Wendong,et al.Research development of nano optical waveguide smoothing technology[J].Infrared and Laser Engineering,2013,42(11):3041-3046.(in Chinese)石强,桑胜波,张文栋,等.纳米光波导光滑技术研究进展[J].红外与激光工程,2013,42(11):3041-3046.
    [3] Gao F,Wang Y,Cao G,et al.Reduction of sidewall roughness in silicon-on-insulator rib waveguides[J].Surface Science,2006,252(14):5071-5075.
    [4] Sudoh K,Hiruta R,Kuribayashi H.Shape evolution of high aspect ratio holes on Si (001) during hydrogenannealing[J].Journal of Applied Physics,2013,114(18):3512-1-3512-6.
    [5] Zhao Wenwen.Mechanism research of Anatase TiO2 highly active (001) plane of photocatalytic degradation of NOx[D].Qingdao:Qingdao University,2013.(in Chinese)赵文文.锐钛矿TiO2高活性_001_面光催化降解NOx机理研究[D].青岛:青岛大学,2013.
    [6] Zeng Hong,Du Limin,Fang Baishan.Molecular simulation on transition statesinthe hydrogenated reaetion of 3-hydroxy pro pionaldehyde[J].Chemical Reaction Engineering and Technology,2010,26(5):454-457.(in Chinese)曾宏,杜利敏,方柏山.一轻基丙醛氢化反应过渡态的分子模拟研究[J].化学反应工程与工艺,2010,26(5):454-457.
    [7] Hao Xiuchun,Tanaka S.Discovery during hydrogen annealing:formation of nanoscale fluorocarbon tubular structures[J].Japanese Journal of Applied Physics,2013,9R (52):096501.
    [8] Zhang Jinping,Zhang Yangyang,Li Hui,et al.Molecular dynamics investigation of thermite reaction behavior of nanostructured Al/SiC 2 system[J].Acta Phys Sin,2014,64(8):086401.(in Chinese)张金平,张洋洋,李慧,等.纳米铝热剂层状结构铝热反应的分子动力学模拟[J].物理学报,2014,64(8):086401.
    [9] Yoshiaki Kanamori,Kenichi Douzono.Development of a compact vacuum-and hydrogen-annealing machine for surface transformation of silicon and its applications to micro-optical devices[J].Journal of Vacuum ScienceTechnology A,2008,26(3):365-369.
    [10] Jun Nakamura,Koichi Sudoh,Hiroshi Iwasaki.Evolution of one-eimensional gratings with high aspect ratioson Si (001) surfaces by high-temperature annealing[J].The Japan Society of Applied Physics,2007,46(11):7194-7197.
  • [1] 陈恩果, 陈慷慷, 范祯桂, 孙志林, 林子健, 张恺馨, 孙捷, 严群, 郭太良.  增强现实显示光学引擎中光波导耦出超表面设计(特邀) . 红外与激光工程, 2023, 52(7): 20230342-1-20230342-10. doi: 10.3788/IRLA20230342
    [2] 陈沁, 南向红, 梁文跃, 郑麒麟, 孙志伟, 文龙.  片上集成光学传感检测技术的研究进展(特邀) . 红外与激光工程, 2022, 51(1): 20210671-1-20210671-18. doi: 10.3788/IRLA20210671
    [3] 李小艳, 李义春, 李中天, 王映德, 王立成, 王艳辉, 田振男.  玻璃波导有效折射率的原位测量(特邀) . 红外与激光工程, 2022, 51(10): 20220491-1-20220491-8. doi: 10.3788/IRLA20220491
    [4] 李淑慧, 宋洪晓, 程亚洲.  中红外4 μm波长下MgF2晶体脊形光波导的制备及特性研究(特邀) . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20220441-1-20220441-6. doi: 10.3788/IRLA20220441
    [5] 邵光灏, 刘昂, 翟计全, 张国强.  光波束形成中色散延时的非线性修正 . 红外与激光工程, 2021, 50(7): 20210235-1-20210235-6. doi: 10.3788/IRLA20210235
    [6] 解格飒, 王红军, 王大森, 田爱玲, 刘丙才, 朱学亮, 刘卫国.  超光滑表面缺陷的分类检测研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1113003-1113003(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1113003
    [7] 郝寅雷, 丁君珂, 陈浩, 蒋建光, 孟浩然, 刘欣悦.  集成光学移相干涉仪的研制与性能表征 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 420001-0420001(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0420001
    [8] 叶佳雨, 李立京, 陈文, 郑月, 孙鸣捷.  一种新型的光波导光学相控阵的特性研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(6): 620003-0620003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0620003
    [9] 陈朝夕, 温浩康, 于浩, 李彬, 胡军, 郭天娥, 马小玲, 华平壤.  高掺铒硅基氧化钽脊形光波导 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 821002-0821002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0821002
    [10] 吴超, 刘春波, 韩香娥.  光波导相控阵激光雷达接收系统设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1030003-1030003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1030003
    [11] 秦娟娟, 邵景珍, 刘凤娟, 方晓东.  非晶硅薄膜的准分子激光晶化研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 959-963.
    [12] 赵丽美, 关建飞.  硅基结构混合等离子激元波导模式特性的数值研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(4): 1329-1334.
    [13] 孙艳玲, 聂光, 石顺祥, 马琳, 鲁振中.  非平整端面光波导光学相控阵输出特性的研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2747-2751.
    [14] 郝寅雷, 曾福林, 王志坚, 胡文学, 陈斯聪, 杨建义, 王明华.  玻璃基片上双层多模光波导的制备 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 3000-3004.
    [15] 康冰心, 蔡毅, 王岭雪, 薛唯, 高岳.  硅化铂红外焦平面探测器性能改进技术分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 742-748.
    [16] 吴斌, 刘志明, 王恒飞, 应承平, 王俊龙, 刘红元, 李国超, 王洪超.  太赫兹波在砷化镓波导中的产生与传输 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3903-3906.
    [17] 吴斌, 陈坤峰, 王恒飞, 应承平, 史学舜, 刘红元, 骆晓森.  用激光拉曼光谱研究乙醇对水分子氢键的影响 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2951-2956.
    [18] 李云, 段沽坪, 邢廷文.  光学元件面形误差的光滑延展算法 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 408-412.
    [19] 石强, 桑胜波, 张文栋, 李朋伟, 胡杰, 李刚.  纳米光波导光滑技术研究进展 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 3040-3046.
    [20] 杨登才, 杨作运, 王大勇.  阵列集成光波导应用于光学相控阵中的理论分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 1997-2002.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  484
  • HTML全文浏览量:  116
  • PDF下载量:  168
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-12-10
  • 修回日期:  2016-01-11
  • 刊出日期:  2016-08-25

硅氢键对波导表面光滑化影响的理论仿真

doi: 10.3788/IRLA201645.0816001
    作者简介:

    段倩倩(1985-),女,讲师,硕士生导师,博士,主要从事微纳传感器与纳米光波导方面的研究。Email:wwhwls@163.com

    通讯作者: 菅傲群(1983-),男,副教授,主要从事纳米光波导方面的研究。Email:jianaoqun@tyut.edu.cn
基金项目:

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(20131402110013);山西省青年基金(2014021023-3)

  • 中图分类号: TN305.2

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。

English Abstract

参考文献 (10)

目录

    /

    返回文章
    返回