< Terug naar vorige pagina

Project

Betrouwbaarheid van monolithische geïntegreerde III-V-laserapparaten

Naarmate we verder gaan naar het 'More than Moore'-tijdperk en het internet der dingen een belangrijk onderdeel van ons leven wordt, wordt de noodzaak van heterogene integratie en een lager energieverbruik van cruciaal belang. Hoewel op koper gebaseerde interconnecties ons in de loop der jaren goed hebben gediend, kunnen ze het hectische tempo van datatransmissiesnelheden niet volgen, dus zijn optische transmissiesystemen met hoge snelheid vereist. Dit is waar op silicium gebaseerde fotonische integratie verschijnt, met als hefboomwerking de reeds volwassen CMOS Si-industrie, waarbij de beste bestaande processen en tools worden gecombineerd. De algemeen bekende materialen Si en Ge worden nog steeds in de volksmond gebruikt voor de basisbouwstenen van Si-fotonica, zoals modulatoren en fotodiodes. Maar als het gaat om de laserintegratie, zijn ze niet efficiënt geweest vanwege hun beperking om licht uit te stralen. De onderzoeksinteresse is dus veranderd in de III-V-groep van materialen die op grote schaal wordt gebruikt in commerciële laserapparaten. De zogenaamde monolithische integratie (directe groei van III-V op Si) is gericht op een superieure actieve apparaatfunctionaliteit, inclusief lichtemissie op de chip en verbeterde modulatie- en detectiemogelijkheden. Naast de vooruitgang in de halfgeleiderindustrie zijn er echter ook andere betrouwbaarheidsproblemen ontstaan. Defecten veroorzaakt door het fabricageproces (voornamelijk epitaxie) of de veroudering van het apparaat onder stress, kunnen leiden tot de verslechtering van de kenmerken van het apparaat en hebben een enorme impact op de laserprestaties. Het is dus van groot belang om hun betrouwbaarheid te benchmarken om hun ontwikkeling door de jaren heen voort te zetten en er zeker van te zijn dat de ontworpen producten niet na korte tijd zullen falen. Het doel van dit proefschrift is daarom om de impact van de bovengenoemde geïnduceerde defecten, op de III-V-laserapparaten die in imec zijn ontwikkeld, diepgaand te onderzoeken vanuit een fundamenteel betrouwbaarheidsperspectief. Het project zal voornamelijk bestaan uit een diepgaande elektrische en optische karakterisering van deze apparaten om de belangrijkste parameters die de kenmerken van het apparaat kunnen beïnvloeden volledig te begrijpen en hoe hun initiële eigenschappen kunnen veranderen als een functie van elektrische en optische stress. De systematische en statistische analyse zal ons in staat stellen om de onderliggende fysica beter te begrijpen en om adequate modellering voor te stellen voor de voorspelling van de levensduur onder bedrijfsomstandigheden. Het volgen van de processtroom van de relevante apparaten is belangrijk om inzicht te krijgen in de verwerkingsuitdagingen en hun impact op de resulterende apparaatkenmerken en zelfs op betrouwbaarheid, met het oog op het ontwerp en de fabricage van een robuustere en betrouwbaardere technologie.

Datum:22 sep 2021 →  Heden
Trefwoorden:Reliability, Monolithic III-V laser
Disciplines:Lasers en kwantumelektronica
Project type:PhD project