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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划光电集成材料光电材料与器件摘要：本文中主要介绍了光电材料与器件的基本概念，还有其发展的背景条件，和在相关领域的一些应用，以及对新型光电材料的一些研究进展。从而使读者能够对光电材料与器件有一个初步了解，进而对其产生研究探索的兴趣。关键词：光电材料；光电器件；光伏发电OptoelectronicmaterialsanddevicesAbstract:Thisarticlemainlyintroducesthebasicconceptofoptoelectronicmaterialsand
2、devices,anditsbackgroundconditionsofdevelopment,andsomeapplicationinrelatedfields(communications,photovoltaicpowergeneration,etc.),andsomeresearchprogressofnewtypeofphotoelectricthatthereaderscanhaveapreliminaryknowledgeofoptoelectronicmaterialsanddevices,andhaveintereststoexploremoreaboutthem.Keywo
3、rds:photovoltaicmaterials;Photoelectricdevice;Photovoltaicpowergeneration光电材料与器件1.光电材料与器件简介1光电材料简介光电材料是指用于制造各种光电器件的材料。具有信息产生、传输、转换、检测、存储、调制、处理和显示等功能。主要包括红外材料、激光材料、光纤材料、非线性光学材料等。光电材料不仅是现代信息社会的支柱，也是信息技术革命的先导；光电材料的研究是当代科学的前沿，具有多学科交叉的特点，是一个极富创造和挑战的领域。光电材料是整个光电产业的基础和先导。光电子产业概况光电材料激光材料光纤玻璃纤维光电材料主要包括：III-V
4、族的化合物半导体光电材料；有机半导体光电材料；无机晶体和石英玻璃；III-V族的元素可以任意组合形成许多化合物半导体材料，例如AlGaAs、InGaAsN等。目前，大多数商用半导体光电器件由GaAs基,InP基和GaN基化合物半导体材料系统制成，广泛用于光通信网络、光电显示、光电存储、光电转换和光电探测等领域。光电器件光电器件是指能实现光辐射能量与信号之间转换功能或光电信号传输、处理和存储等功能的器件。新产品新技术不断涌现由光电材料制成的光电器件和产品正逐渐应用于信息产业的每一个重要环节，从信息的获取、处理、传输到信息的存储和显示，信息产业对信息相关产品的高速、大容量、高清晰、超薄和超轻的不断
5、要求，推动者光电产业的持续高速发展，光电新产品和新技术不断涌现。其中，光通信产品与相关系统及其组件、光电显示、光通信和光存储是目前光电产业最主要的几个应用领域。光电传感系统及其相关器件在光通信产品与相关系统及其组件方面，国内外主要发展的光电产品和系统包括新型的光纤光缆、10Gb/s以上的超高速、大容量SDH光传输系统，密集波分复用(DWDM)光纤通信系统、IPoverDWDM系统、全光网络产品与系统、光有源器件、光无源器件、光子集成(PIC)和光电集成(OEIC)器件和模块。光电显示领域在光电显示领域，以液晶显示(LCD)为主流的平面显示器件产品几乎已全面地取代了传统的CRT产品，进入新世纪后
6、，世界平面显示器件产品的市场就已达到约280亿美元的规模，现在每年以10%-15%的速率增长。在光电平面显示器件和产品中，液晶已经渗透到显示器件的每一个领域；等离子显示屏在42英寸以上的大尺寸彩电已经实现商品化并占据主导地位；被誉为梦幻显示的有机电致发光显示器件也开始在手机、数码相机、PDA等小尺寸显示领域得到应用。GaN基蓝光发光二极管的研制成功和商用器件的面世，为LED产品的全彩显示和白光照明提供了可能，并在世界范围掀起了一场蓝光热和照明革命。半导体激光器与光存储.半导体激光器的成功开发，使CD-ROM、VCD和DVD为代表的数字光盘成为当光电集成的发展及前景摘要.11引言.12光电集成的
7、分类.23光电集成器件.2OEIC光发射机器件.3OEIC光接收机器件.4光中继器件.54GaAsOEIC和InPOEIC.55光电集成的优点及技术问题.76光电集成的前景.8参考文献.8光电集成的应用及前景摘要光电集成技术是继微电子集成技术之后，近十几年来迅速发展的高技术，已吸引了广大人们关注。本论文主要是介绍光电集成电路的分类和光电集成的器件，简要的分析了两种材料的光电集成电路，并展望了未来广电集成的应用前景。关键字：光电器件；光电集成；OEIC；AbstractPhotoelectricintegrationtechnologyistherapiddevelopmentofhightec
8、hnologyafterthemicroelectronicsintegrationtechnology,nearlytenhasattractedpeoplesattention.Thispaperintroducestheclassificationofoptoelectronicintegratedcircuit,andhasabrieflyanalysisoftwokindsofmaterialofphotoelectricintegratedcircuits,anddiscussesthefutureoftheapplicationofphotoelectricintegration
9、technology1引言光电集成概念提出至今已有二十多年的历史。把各种光子和电子元件集成在同一衬底上，除了要解决元件结构和工艺技术的兼容性外，还要选择满足两种元件性能要求的材料。为了使不同材料互补，按要求进行优化组合，又发展出一种复合衬底材料，即利用异质外延技术，在一种衬底材料上外延另一种衬底材料薄膜，如在硅片上异质外延砷化镓单晶薄膜，在衬底的硅面制作电子元件，在砷化镓薄膜上制作光子元件。其优点是可以把硅的大规模集成电路技术与砷化镓的光子元件技术结合，改善导热性能，降低成本，提高集成度。除在硅面上异质外延砷化镓外，还可在砷化镓晶片上异质外延磷化铟单晶薄膜。利用复合衬底材料，已制出一批光、电子
10、元件，以及光电集成的光发射机和光接收机。随着光通信、光信息处理、光计算、光显示等学科的发展，人们对具有体积小、重量轻、工作稳定可靠、低功耗、高速工作和高度平行性的光电子集成产生浓厚的兴趣，加之材料科学和先进制造技术的进展使它在单一结构或单片衬底上集成光子器件和电子元件成为可能,并构成具有单一功能或多功能的光电子集成电路。简言之，光电集成电路是完成光信息与电信息转换的一种集成电路。2光电集成的分类光电电集成电路总体可分为两类：一类是完成光信息到电信息转换的电路，它由光电探测器、放大器及偏置电路组成。常见的接收器件有光电晶体管、硅光电池等。OEIC光接收机器件主要由探测器和电子放大电路构成，将光信
11、号经探测器转换成电信号并经放大器放大处理后输出。要获得高灵敏度、高量子效率的OEIC光接收机,则要提高探测器和晶体管放大器的性能。对探测器的需求是：高速度、高灵敏度、高响应度、低噪声、小电容、易集成；对放大器的需求是：高跨导、高互阻、高电流增益截止频率和最大振荡频率。另一类是完成电信息到光信息转换的电路，由光发射器件、驱动电路及偏置电路组成。常见的发射器件有发光管、激光管、液晶等。OEIC光发射机器件是由激光二极管、发光管及驱动电路构成,一般有三种集成类型：光源和驱动电路的集成；光源和探测器的集成；光源和驱动电路及探测器的集成。OEIC光发射机器件研究的重点是高速率LD和驱动电路的集成。3光电
12、集成器件OEIC器件是利用光电子技术和微电子技术将光子器件和电子元件单片集成在同一衬底上的单片光电子集成电路器件,主要由LD、发光二极管、光电二极管、调制器等光电子有源器件和光波导、耦合器、分裂器、光栅等无源器件，及各种场效应晶体管、异质结双极晶体管、高电子迁移率晶体管驱动电路、放大器等电子元件构成，其集成方式是上述光电器件的部分组合或全部组合，通常采用垂直结构和二维水平结构等基本结构。垂直集成结构是分别设计光和电子器件结构，将不同的光电器件以垂直块形式一层挨一层地放置，光电器件的外延层是逐次外延生长的，并用绝缘层进行电隔离。这种叠层结构的特点是所有层都能在衬底上用一步或重复生长方法依次生长，
13、并可实现三维集成功能。其好处是：电路简单,生产和制作工艺简单，通过将器件层堆叠提高了实际集成度。缺点是：设计灵活性差,不能实现高速工作，寄生电容大,不易获得好的隔离和绝缘而使互连困难、平面性差所引起的非平面电互连困难、成品率低及不适合于大规模集成，所以较少采用。二维水平集成结构是将光器件和电器件水平排列于衬底上，采用一步生长的方法完成集成。该结构的特点是利用了光器件和电器件相同的晶体层一步生长完成集成。其好处是：寄生电容小,成品率高。缺点是加工复杂，由于光器件厚度比电器件厚得多，易形成台阶，产生细小图像较为困难。二维水平结构是OEIC器件最感兴趣的结构形式，他可将单元间的电容耦合降到最低，但由
14、于工艺较为复杂，设计时往往要在分离器件性能方面进行折中处理。OEIC器件主要包括OEIC光发射机器件、OEIC光接收机器件和光中继器件。OEIC光发射机器件OEIC光发射机器件是由激光二极管、发光管及驱动电路构成，一般有三种集成类型：光源和驱动电路的集成；光源和探测器的集成；光源和驱动电路及探测器的集成。OEIC光发射机器件研究的重点是高速率LD和驱动电路的集成。光发射机器件对LD的需求是：低阈值、大功率、窄线宽、模式稳定、高特征温度，并且便于集成。适合OEIC光发射机器件的激光器有以下两种，隐埋异质结和法布里-珀罗腔条形激光器：其性能好，但阈值电流高可引起热相关问题，并且解理或腐蚀的反射镜面使制作工艺复杂化。分布反馈和分布布喇格反射器激光器：有低阈值电流和量子阱增益结构，InP基LDIth或等晶向的籽晶慢慢浸入熔硅中，由于籽晶与熔硅接触时的热应力，会导致籽晶产生位错，这些位错可利用缩颈，然后放肩进行硅晶体生长
