金属光子晶体增强硅基LED发光关键技术研究

项目名称： 金属光子晶体增强硅基LED发光关键技术研究

项目编号： No.11404239

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 刘宏伟

作者单位： 天津工业大学

项目金额： 30万元

中文摘要： 硅作为间接带隙半导体材料，载流子辐射复合效率很低，利用各种技术提高硅基光源发光效率是全硅光互连领域重要的研究方向。本课题提出：利用二维金属光子晶体的表面等离子体激元（Surface Plasmon Polariton, SPP）模式耦合增强硅基发光二极管发光效率。具体为：参照CMOS工艺制备发光PN 结，结合微纳加工技术在发光区表面集成金属光子晶体，重点利用光子晶体倒格矢调制金属的SPP模式与硅基光辐射模式匹配，SPP强局域特性可以提高辐射区光子态密度，提升器件发光内量子效率。同时硅基光辐射激发SPP泄露模式可直接转化为光子被有效提取，提高器件光提取效率。同时，为了避免SPP模式的欧姆接触损耗，金属光子晶体和硅PN结间采用优化厚度的介质隔离层隔离。本课题预期能够提高硅基LED 发光效率10 倍以上，课题实施可以为新一代硅光子集成回路的研究提供新颖、可行的技术。

中文关键词： 表面等离子体；硅发光；光提取；；

英文摘要： As an indirect band gap semiconductor material, silicon internal quantum efficiency is low because of non-radiative recombination. Various technologies are used to improve silicon light source efficiency in silicon-based optical interconnection field. In

英文关键词： Surface plasmon polaritons；Silicon lighting；Light extraction；；