- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
二氯硅烷热分解的理论评估及其在氮化硅等离子体增强原子层沉积中的重要性：表面氢的关键作用
摘要： 氮化硅（SiN）薄膜已广泛应用于微电子等领域，但其沉积过程存在挑战——尤其在需要高深宽比纳米结构上形成高度保形薄膜时。等离子体增强原子层沉积（PEALD）被证明是一种可在相对低温（约400℃）下可控生长SiN薄膜的有前景技术，其中含硅前驱体在富氮表面的热分解是关键步骤。基于周期性密度泛函理论计算，我们揭示了二氯硅烷（DCS，SiH2Cl2）在富氮β-Si3N4(0001)表面易于热分解的潜在机制。研究表明富氮表面高氢含量形成的伯胺和仲胺基团起重要作用：当β-Si3N4(0001)表面完全氢化时，DCS分子吸附预测为放热0.6 eV。此时DCS分解始于胺孤对电子对亲电性Si的亲核攻击，形成DCS-胺加合物中间体并释放Cl?阴离子与质子。该分解反应的预测活化能垒仅0.3 eV或更低（取决于吸附构型）。我们还讨论了HCl的形成与脱附、后续Si-N键的形成特性及吸附DCS分子间相互作用。该研究不仅明确展示了DCS作为硅前驱体的优势，更指出除产物累积和前驱体覆盖度外，表面官能团会显著影响硅前驱体热分解过程，进而调控ALD动力学及成膜质量。
关键词： 氮化硅，等离子体增强原子层沉积，二氯硅烷，表面氢，热分解，密度泛函理论
更新于2025-09-24 07:40:29
-
基于应变硅的波导结构用氮化硅和碳氮化硅薄膜
摘要： 基于应变硅并采用碳氮化硅和氮化硅薄膜作为包覆层，成功制备了波导微结构?？⒊鲆恢值壤胱犹逶銮炕喑粱际?，可在薄膜中实现约700兆帕的高本征机械应力值。通过扫描过程中的显微拉曼光谱对应变波导结构进行表征，结果表明：沉积碳氮化硅和氮化硅薄膜会在硅波导中引入压应力，这体现为硅LO声子散射主峰最大值向更高波数方向偏移。经估算，包覆氮化硅与碳氮化硅层的硅波导中分别产生350兆帕和250兆帕的压应力，该应力水平足以激发硅的非线性光学特性（泡克耳斯效应）。
关键词： 拉曼光谱、应变硅、碳氮化硅、氮化硅、平面光波导
更新于2025-09-19 17:13:59
-
采用定向凝固结合交变电磁场回收硅废料及其电学性能
摘要： 本文采用交变电磁场与定向凝固法分离多晶硅尾料中的SiC和Si3N4。研究发现，在定向凝固过程中，夹杂物颗粒受多种力作用，在铸锭中心向下移动而在边缘向上移动。电磁力加速熔体流动并增强浮力，使较大颗粒被推至铸锭顶部。棒状Si3N4与块状SiC颗粒呈现共生关系。夹杂物颗粒的聚集通过糊状区效应和短路扩散作用吸附金属杂质（尤其是挥发性金属）。采用回收硅制备的太阳能电池（Al-BSF工艺）平均转换效率达18.56%，满足光伏电池需求。
关键词： 碳化硅，交变磁场，定向凝固，氮化硅，多晶硅
更新于2025-09-19 17:13:59
-
激光增材制造超高孔隙率预烧结Si3N4陶瓷的直接成形机制
摘要： 通过选择性激光烧结（SLS）技术无任何粘结剂创新性地制备出具有超高孔隙率的复杂结构Si3N4陶瓷。由于快速冷却速率，SLS成型的Si3N4多孔中空微球（PHMS）保留了高温相组成和微观结构，从而揭示了非平衡热源下Si3N4的键合机制。Si3N4 PHMS由竹节状SiO2纳米纤维簇、堆叠SiO2纳米球和平滑α-Si3.72N4纳米线构成的微绒毛实现键合。最终通过SLS在大气环境下直接制备出孔隙率达80%的预烧结Si3N4陶瓷，其强度足以满足后处理要求。
关键词： 键合机制、选择性激光烧结、增材制造、纳米结构、氮化硅
更新于2025-09-16 10:30:52
-
光子集成电路在光学气体传感器中的应用机遇
摘要： 本文探讨了光子集成电路（PICs）在现代气体传感应用中的潜力。光学检测系统目前存在于高端气体探测器中，而基于PIC的光谱设备有望显著减小尺寸和降低成本。本文回顾了此类设备的性能表现。讨论不仅限于单一半导体平台，还涵盖了从可见光波段到长波红外波段的多种可用平台。针对这些平台构建完整集成光谱系统（包括光源、相互作用腔和检测单元）的能力进行了评估。同时分析了先进光谱方法与PIC的兼容性。通过与当前最先进的块体光学器件对比可知，PICs能够填补紧凑型低成本光学气体传感器的应用空白。
关键词： 气体传感、磷化铟、光谱学、氮化硅、光子集成电路、硅光子学
更新于2025-09-16 10:30:52
-
矩形介质波导中涡旋模式传播的建模与优化
摘要： 我们通过解析和数值方法研究了平面介质矩形波导中涡旋模式传播的可能性，并探讨了支持涡旋模式的波导几何结构优化问题。结果表明：理论上矩形波导能够在主导场分量中实现具有高纯度轨道角动量（OAM）态的准TE和准TM模式传输。但仅当方位角阶数为±1的准简并模式时，其组成本征模才能以相位匹配方式传播；更高方位角阶数的涡旋模式仅能以特定拍长传播。此外，随着目标方位角阶数增加，模态叠加中对应OAM态的归一化功率会降低。通过氮化硅波导的电磁数值模拟验证了解析预测，获得了相应模态叠加的场分布及OAM光谱。
关键词： 集成光子学、氮化硅、光学波导、轨道角动量（OAM）
更新于2025-09-16 10:30:52
-
${\rm{TeO_{2}}}$包覆的${\rm{Si_{3}N_{4}}}$波导中增强的非线性和工程化反常色散
摘要： 我们提出通过添加不同厚度的二氧化碲（TeO2）顶层涂层来设计具有增强非线性参数和可控反常群速度色散（GVD）的氮化硅（Si3N4）波导。该波导计算得出的非线性参数可达化学计量比Si3N4的三倍，并在近红外波长范围内呈现反常GVD。通过调节TeO2涂层的厚度，此类波导的GVD可在正常与反常状态间调控，并具有不同的零色散波长。这些设计有望在标准低损耗Si3N4平台上实现更高性能的非线性器件，同时由于稀土掺杂剂在二氧化碲中具有更高溶解度，还可能集成有源功能。
关键词： 氮化硅、色散工程、非线性光学、集成光学、氧化碲
更新于2025-09-16 10:30:52
-
双层交叉耦合氮化硅多环谐振器系统
摘要： 我们展示了一种双层Si3N4多环谐振器系统，其中S弯波导与加载两个子环谐振器的环形腔实现交叉耦合。采用传输矩阵法分析器件性能，并讨论了对准误差导致的器件性能变化。实测光谱与仿真结果高度吻合。该器件通过在环形腔上方设置两个子环，具有高度调谐灵活性和更多设计自由度。通过改变交叉耦合系数亦可调节光谱轮廓。置于谐振器上方的加热器能有效移动谐振波长。
关键词： 光学共振，氮化硅，集成光学
更新于2025-09-16 10:30:52
-
硅基钛酸钡-氮化硅混合电光器件中的超低功耗调谐
摘要： 作为集成电子学的光学模拟技术，集成光子学已以光互连形式在数据中心得到广泛应用。随着全球网络流量持续激增，此类电路的功耗成为关键考量因素。传统上依赖等离子体色散效应或热光效应等固有高功耗现象的电调谐光子集成器件，对整体功耗预算贡献显著。本研究在硅基集成平台上展示了钛酸钡(BTO)-氮化硅(SiN)混合材料的超低功耗折射率调控技术——通过利用厚度小于100纳米的铁电BTO薄膜中强电场驱动泡克耳斯效应实现调谐。经推算，在跑道型谐振器器件中调控一个自由光谱范围(FSR)仅需106纳瓦/FSR，较既往报道降低数个数量级。我们通过补偿20°C温区内热致折射率变化，并利用该平台制备可调谐多谐振器光学滤波器，验证了BTO-SiN混合技术的应用潜力。这项突破性技术显著推进了超低功耗集成光子器件领域发展，为通信、传感和计算等领域实现下一代高效光子电路奠定了基础。
关键词： 铁电体、泡克耳斯效应、氮化硅、电光效应、钛酸钡、集成光子学、光学调谐
更新于2025-09-16 10:30:52
-
槽波导氮化硅有机混合分布式反馈激光器
摘要： 对于成本敏感型应用而言，氮化硅光子集成电路实现广泛商业化应用的主要障碍之一，在于缺乏可直接向单模波导发射的低成本单片集成激光光源。本研究展示了一种专为氮化硅有机混合光子平台设计的光泵浦有机固态狭缝波导分布反馈激光器。通过450纳米激光二极管实现对增益介质的脉冲光激发。该激光器的光学反馈基于采用狭缝波导芯层的二阶侧向耦合布拉格光栅。有机染料优化的材料增益特性，结合狭缝波导结构与增益材料重叠度提升带来的激光模式模增益增强，实现了600纳米波长的单模激射。这种与蓝光激光二极管直接集成的简便操作方式，为光子集成器件提供了具有成本效益的相干光源。
关键词： 光子集成电路、氮化硅、槽波导、分布反馈激光器、有机混合
更新于2025-09-12 10:27:22