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二十一世纪是信息的世纪,大数据、云计算、物联网、人工智能等产业的兴起伴随着信息量的指数式增长,对信息传输和处理能力提出了更高的要求。传统的集成电路随着器件尺寸逼近物理极限,性能提升的速度大大降缓,并不能满足社会发展的迫切需求。而以光为载体的互连与通信技术,在速度、带宽、抗干扰等方面具有电路无法比拟的优点,因此将光子与电子结合的光电集成技术有望突破集成电路发展的瓶颈,成为后摩尔时代提升集成电路芯片性能的关键手段。光微环谐振器和光探测器是光电集成技术重要组成部分,前者结构简单、尺寸紧凑,具有滤波、调谐、相干叠加等多种光学特性,可广泛应用于波分复用、谐振滤波及波长检测等领域,然而光微环极易受温度和工艺误差的影响,大大限制了它的应用场合;后者发挥光电转换的作用,是光电信息通路互连的桥梁,然而硅基材料由于本身间接带隙的原因,致使硅基单片集成光电探测器光响应度较低,且很少实现全差分探测。鉴于以上两个问题,本文基于标准CMOS技术对光微环稳定性系统和全差分光探测器进行了研究,主要进行了以下工作:1、利用标准0.8um CMOS工艺设计了一款光微环温控芯片,对该芯片的温控原理及其对微环的稳定性补偿原理进行了理论分析,并进行了流片测试。该温控芯片由温度检测、比较放大和开光控制三部分组成,测试结果表明,该芯片温度灵敏度为-5.1mV/℃,温控精度为±1℃,在温度变化环境中,可自动调节加热功率,保持芯片温度。2、研究了基于二维材料的新型光电子器件制备技术,利用标准微电子纳米加工技术在SiO2/Si衬底上设计制作了Graphene/MoS2异质结光探测器,并进行了测试和响应现象的理论分析。在白光照射下,该探测器的灵敏度可达2435A/W,且光响应曲线具有明显的差分特性。3、根据Graphene/MoS2异质结光探测器所表现的差分光响应特性以及与硅基材料的兼容性,利用标准CMOS工艺设计了专用的差分读取电路。该差分读取电路包含了恒压差控制电路和差分放大电路,前者用以保持异质结探测器的差分工作点,后者用于抽取光生电流,实现差分放大和电压转换。