武雷,谢生,毛陆虹,郭维廉,张世林,崔猛,谢荣.基于标准CMOS的低压高效正向注入型Si-LED阵列研究[J].光电子激光,2015,26(6):1048~1052
基于标准CMOS的低压高效正向注入型Si-LED阵列研究
Research on forward-biased Si-LED arrays with low operating voltage and high conversion efficiency based on standard CMOS process
投稿时间:2015-02-04  
DOI:
中文关键词:  硅基发光二极管(Si-LED)  标准CMOS工艺  正向偏置  低工作电压  光互连
英文关键词:Si-based LED (Si-LED)  standard CMOS technology  forward-bi ased  low operating voltage  optical interconnection
基金项目:国家自然科学基金(61036002,1)资助项目 (天津大学 电子信息工程学院,天津 300072)
作者单位
武雷 天津大学 电子信息工程学院,天津 300072 
谢生 天津大学 电子信息工程学院,天津 300072 
毛陆虹 天津大学 电子信息工程学院,天津 300072 
郭维廉 天津大学 电子信息工程学院,天津 300072 
张世林 天津大学 电子信息工程学院,天津 300072 
崔猛 天津大学 电子信息工程学院,天津 300072 
谢荣 天津大学 电子信息工程学院,天津 300072 
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中文摘要:
      基于标准CMOS工艺的n+源/漏区和p-sub,设计 了一种楔形n+pn+ 结构的硅基发光二极管(Si-LED)阵列,并经UMC 0.18μm 1P6M CMO S工艺制备。 测试结果表明, 设计的Si-LED 在 0.9~1.5V范围内正常工作,与CMOS电路的电源电压兼容,其发光 峰值波长在1100nm附近;注 入电流为390mA时,器件的发光功率可达1800nW,平均功率转换效率为3.5×10-6 。由于工作电压低、发光功率高,设计的LED器件有望在光互连领域得到广泛应用。
英文摘要:
      Optical interconnection has been studied to replace electronic interco nnection because of its significant performance advantages,such as high speed and low crosstalk.Si licon based light emitting device (Si-LED) with low operating voltage and high conversion efficie ncy is the key to realizing optical interconnection.Based on the n+ source/drain region of standard CMOS technology,this work designs and fabricate s an Si-LED array with wedge-shaped n+pn+ configuration in the commercial standard 0.18μm 1P6M CMOS process offered by United Microelectronic Corporation (UMC) without any modification.Th e measurement results indicate that the designed Si-LED can operate properly between 0.9V an d 1.5V,which is compatible with the power supply of CMOS integrated circuits.When the device is forward-biased, the light emitting spectrum of the Si-LED has a peak at about 1100nm.An optical power of 1800nW is obtained at a forward current of 390mA,and the power conversion efficiency i s 3.5×10-6.Due to the features of low operating voltage and high optical power,our Si-LED can be mon olithically integrated with the CMOS circuits,and has a potential application in the field of optical interconnections.
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