Geri Dön

InGaN/GaN quantum electroabsorption modulators with record breaking electroabsorption in blue

Mavi dalgaboyu aralığında elektrosoğrulma rekoru kıran InGaN/GaN kuvantum elektrosoğrulma kipleyicileri

PDF İndir

  1. Tez No: 199477
  2. Yazar: EMRE SARI
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Electrical and Electronics Engineering, Physics and Physics Engineering, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: elektrosoğrulma, III-nitrürler, kipleyici, kuyular, optik saatg udenetimi, electroabsorption, III-nitrides, modulator, wells, optical clocking.iv
  7. Yıl: 2007
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 78

Özet

Hiş şuphesiz ki silisyum (Si) tabanlı tümleyici metal-oksit-yarıiletken (CMOS)c sü uteknolojisi yaşamakta olduğumuz iletişim şağında insanoğlunu ileriye taşıyans g s cg g steknolojilerdendir. Yıllar geştikşe Si CMOS da kullanıma aştığı teknolojilerincc cggereksinimlerinin (ürneğin, gereken şalışma hızının) artmasıyla evrimleşti. Sonuşog cs s colarak CMOS mikroelektronik devreleri yerlerini daha hızlı varislerine bıraktı.Ancak, geleneksel CMOS yongalarının şalışma hızında temel bir fiziksel ust sınırcs üvardır ve bu sınırın başlıca nedeni elektriksel arabağlantıların RC sınırlamasıdır.s gBu şalışma hızında bir darboğaza yol aşmakta olup arabağlantıların ülşeklics g c g ocküşultülmesiyle bile bu darboğaz aşılamamaktadır. Bir şozüm olarak, optik sa-uc ü u g s cü uatle denetim ünerilmiş ve yaygın olarak optoelektronik aygıtların mevcut olduğuo s gyakın kızılütesinde uygulanmıştır.o s Fakat silisyum tabanlı, ürneğin standartogCMOS teknolojisi ile uretilen, fotodetektürler yakın kızılütesinde istenmeyen birü o oşekilde difüzyon kuyruğu sorunu yaşamaktadır; bu da şalışma hızını düşurüps u g s cs us ü uCMOS devrelere doğrudan optik saat denetimini engellemektedir. Bu sorunugivvaşmak işin ünerilen şüzümlerden biri, yüksek hızlı III-V fotodetektürleri sil-s co co u u oisyum yongalara melezleştirmektir. Ancak bu, CMOS-sonrası fabrikasyon gerek-stirmekte olup yonga uretimini zorlaştırmaktadır. Diğer yandan yakın kızılütesiü s g oyerine mavide optik saat denetim sinyalini uretmek ve silisyuma difüzyon prob-ü ulemi olmaksızın doğrudan sağlamak mümkündür. Ancak şu ana kadar mavi dal-g g uuu sgaboyu aralığında optik saat denetim sinyalinin uretilmesi ve silisyuma doğrudang ü gsağlanması işin yonga ülşekli bir aygıt yapılmamıştır.g c oc s Bu tezde mavi saatdenetim sinyalinin uretimi işin olası bir yonga ülşekli aygıt şüzümü olarak In-ü c oc co u uGaN/GaN tabanlı kuvantum elektrosoğrulma kipleyicilerini sunuyoruz. Buradagaygıtlarımızın tasarımı, büyütülmesi, fabrikasyonu, deneysel karakterizasyonu veu uukuramsal analizi sunuluyor. Sahip olduğu wurtzite kristal yapısının kutuplu c-gdüzlemine büyüttügumüz InGaN/GaN kuvantum yapılarında kutuplama-sebepliu u u uğü uzıt yünlü elektrostatik alanlarından dolayı zig-zag potansiyel profili güzlemliyoruzou ove soğrulma bant kenarının uygulanan elektrik alanla maviye kaymaya ugradığınıg gdeneysel ve teorik olarak güsteriyoruz. InGaN/GaN kuvantum yapılarında enoyüksek 6000 cm−1 lik bir soğrulma katsayısı degişimi (1 V/µm elektrik alanu g sdeğişimine karşılık 50 cm−1 soğrulma sabiti değişimi) elde etmekteyiz.gs s g gs Bu,güzlemlediğimiz tersine kuvantum sınırlamalı Stark etkisinin iletişim sektüründeo g s outicari olarak kullanılan ve yakın kızılütesinde şalışan InGaAsP/InP tabanlı ku-o csvantum kuyu yapılarındaki geleneksel kuvantum sınırlamalı Stark etkisi kadargüşlü olduğunu güstermektedir. Yapılabilirliğini güsterdiğimiz mavi InGaN/GaNuc u g o g o gkuvantum elektrosoğrulma kipleyicileri mavi dalgaboyu aralığında yüksek hızlıg g usaat denetim sinyalinin uretimi ve silisyum tabanlı CMOS yongalara doğrudanü gsağlanması işin umit vadetmektedir.g cü

Özet (Çeviri)

Silicon based complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) technologyhas surely moved humankind forward in the information age. Over the years,Si CMOS has also evolved as the necessities of other technologies enabled byCMOS has expanded (for example, as the required speed of operation has in-creased). Consequently, CMOS microelectronics has been continuously replacedby their faster successors thus far. However, there is a physical limit to howfast conventional CMOS chips can run, constrained mainly due to the RC lim-itation of their electrical interconnects. This introduces a bottleneck in operat-ing speed and even downscaling interconnects does not solve this problem. Asa solution, optical clocking has been proposed and implemented commonly inthe near infrared (NIR) where optoelecronic devices are readily available. But,silicon photodetectors fabricated in standard CMOS process unfavorably sufferfrom diffusion tail problem in NIR, which limits the operating speed, prevent-ing direct high-speed clock injection into Si. To circumvent this problem, oneapproach is to utilize high-speed III-V photodetectors hybrid integrated on Sichips. This, however, introduces difficulties related to post-CMOS fabrication.iiiOn the other hand, unlike in NIR, optical clock injection directly to Si is possiblein the blue, where Si lacks the diffusion tail. However, there exists no chip-scaledevice particularly implemented to generate and inject optical clock signal blueto date. In this thesis, we propose blue InGaN/GaN based quantum electroab-sorption modulators for a possible chip-scale solution to the modulation of blueclock signal. Here we present the device conception, design, growth, fabrication,experimental characterization, and theoretical analysis of these quantum elec-troabsorption modulators. Growing on polar c-plane of its wurtzite crystal, weobtain InGaN/GaN quantum structures with zig-zag potential profile due to al-ternating polarization-induced electrostatic fields and show that their absorptionedge blue-shifts with applied electric field, unlike the red shift of conventionalquantum confined Stark effect. In such InGaN/GaN quantum structures, wedemonstrate the largest electroabsorption change of 6000 cm−1 (correspondingto 50 cm−1 absorption coefficient change for 1 V /µm field swing) around 424 nmever reported for blue. This implies that the reversed quantum confined Starkeffect in these InGaN/GaN quantum zigzag structures in the blue is comparableto the traditional quantum confined Stark effect in the InGaAsP/InP quantumwell structures in NIR commercially used in communications. These proof-of-concept demonstrations show that blue InGaN/GaN quantum electroabsorptionholds great promise for high-speed optical clock generation and injection directlyinto Si CMOS chips in the blue.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    387831

    Electric field dependent optoelectronic nature of InGaN/GaN quantum structures and devices

    InGaN/GaN kuvantum yapılarının ve aygıtlarının elektrik alana bağlı optoelektronik doğası

    EMRE SARI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü

    DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR

  2. Tez No

    572173

    Çok tabakalı InGaN/GaN küresel kuantum noktasının elektronik ve optik özellikleri

    Electronic and optical properties of multilayer InGaN/GaN spherical quantum dot

    SAMİ ORTAKAYA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Fizik ve Fizik MühendisliğiErciyes Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYHAN GÜLDESTE

  3. Tez No

    830762

    III-V nitrür bileşik yarıiletkenlerin: Nanoyapılarının ve aygıt uygulamalarının incelenmesi

    Investigation of III-V nitride compound semiconductors: nanostructures and device applications

    AHMET EMRE KASAPOĞLU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Fizik ve Fizik MühendisliğiAtatürk Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMRE GÜR

  4. Tez No

    312981

    InGaN/GaN çoklu kuantum kuyulu ışık saçan diyotlar

    InGaN/GaN multi quantum well leds

    SALİH TOLGA BAYRAK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Fizik ve Fizik MühendisliğiBalıkesir Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ TEKE

  5. Tez No

    526181

    GaN/InGaN tabanlı LED çip fabrikasyonu ve karakterizasyonu

    Fabrication and characterization of GaN/InGaN based light emitting diodes (LEDs)

    MUHAMMET SIDDIYK GENÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBursa Teknik Üniversitesi

    İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. DENİZ UZUNSOY

    PROF. DR. ATİLLA AYDINLI

Geri Dön