Diseño y fabricación de guías de onda ópticas con películas de silicio-germanio amorfo

Autor: WILLIAM WENCESLAO HERNANDEZ MONTERO
Přispěvatelé: CARLOS ZUÑIGA ISLAS, IGNACIO ENRIQUE ZALDIVAR HUERTA
Jazyk: Spanish; Castilian
Rok vydání: 2011
Předmět:
Zdroj: Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
INAOE
Repositorio Institucional del INAOE
Popis: Electronic science and technology that has been developed to date, keeps getting better. However, due to the demands of the market, it has had to draw on scaling electronic systems and devices to smaller dimensions, in order to make them more efficient to meet the requirements of the consumer; this has led to reach a crucial point where the physical limitations of materials and structures exceed any expectation. Precisely in the search of alternative solutions to overcome bottlenecks that has found silicon-based electronics, it has been proposed several candidates additional to the electrons: photons and plasmons, which individually or together could improve technology that has been achieved to date. The created structures for the control of photons at micro and Nano scale are called optical waveguides. These structures have various applications, e.g., sensors, integrated optical networks and one of the most important with the largest impact in recent years, is in telecommunications, for transmitting information over long distances through optical fibers, in both cases remains silicon as a constant element for their production: in the form of silica for optical fibers and usually in crystalline form for optical waveguides. This dissertation is focused on the design and fabrication of optical waveguides using amorphous silicon-germanium films (a-Si1-XGeX:H), given by the importance of semiconductors materials, their attractive properties and the versatility of applications that has found its amorphous phase. The refractive index of crystalline silicon (c-Si) and hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) is 3.4, the incorporation of germanium aids to increase refractive index of the a-Si1-XGeX:H alloy, which acts as the core in the optical waveguides. This will potentially reduce the size of two-dimensional optical waveguides. The a-Si1-XGeX:H thin films studied in this work, were obtained using the plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) technique by varying the germanium content in gas phase and the dilution ratio of hydrogen and argon gases. Refractive index and bandgap of the films were characterized by transmittance measurements in the UV-Vis-NIR region. La ciencia y tecnología electrónica que se ha desarrollado en la actualidad se mejora continuamente, sin embargo, debido a las exigencias del mercado se ha tenido que recurrir al escalamiento a dimensiones menores de los sistemas y dispositivos electrónicos, con la finalidad de hacerlos más eficientes para satisfacer las necesidades del consumidor, lo cual ha originado que se llegue a un punto en el que las limitantes físicas de materiales y estructuras superan cualquier expectativa. Precisamente en la búsqueda de soluciones alternativas que permitan resolver los cuellos de botella con los que se ha encontrado la electrónica basada en silicio, se han propuesto varios candidatos adicionales a los electrones: fotones y plasmones, los cuales individualmente o en conjunto podrían contribuir a mejorar la tecnología que se ha conseguido hoy en día. Las estructuras que se han creado para el control de fotones a escala micro y nanométrica se denominan guías de onda ópticas. Estas estructuras tienen diversas aplicaciones, por ejemplo, en sensores, redes de interconexión ópticas en chip a través de guías de onda ópticas integradas y una de las más importantes en los últimos años es en telecomunicaciones, para realizar la transmisión de información a larga distancia por medio de fibras ópticas; en ambos casos siendo una constante el silicio como elemento para su fabricación: en forma de sílice para fibras ópticas y normalmente en forma cristalina para guías de onda ópticas. El trabajo de tesis que se presenta está enfocado al diseño y a la fabricación de guías de onda ópticas con películas de silicio-germanio amorfo (a-Si1-XGeX:H), dada la importancia de los materiales semiconductores, a sus propiedades atractivas y a la versatilidad de aplicaciones que ha encontrado su fase amorfa. El índice de refracción del silicio cristalino (c-Si) y amorfo hidrogenado (a-Si:H) es de 3.4 aproximadamente, la incorporación de germanio favorece el aumento de índice de refracción de la aleación de a-Si1-XGeX:H que actúa como núcleo de las guías de onda ópticas, lo que potencialmente permite reducir las dimensiones de guías de onda ópticas bidimensionales. Las películas de a-Si1-XGeX:H estudiadas en este trabajo se obtuvieron por medio de la técnica de depósito químico en fase vapor asistido por plasma (PECVD), variando el contenido de germanio en fase gas y la razón de dilución de los gases hidrógeno y argón.
Databáze: OpenAIRE
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