硅基光電子學(xué)概述

硅基光電子學(xué)是探討微米/納米級光子、電子、及光電子器件的新穎工作原理，并使用與硅基集成電路技術(shù)兼容的技術(shù)和方法，單片或混合集成在同一硅襯底上的一門科學(xué)。

硅基光電子學(xué)簡介

晶體管這個被譽(yù)為20世紀(jì)最偉大的發(fā)明改變了世界，而以硅材料為基礎(chǔ)的微電子器件則以其低功耗、低成本、易集成等優(yōu)點(diǎn)迅速占領(lǐng)了絕大部分電子市場，并成為當(dāng)時高科技產(chǎn)業(yè)的重要支柱。從晶體管的發(fā)明、集成電路的出現(xiàn)、計算機(jī)的不斷更新?lián)Q代、再到通信網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，人類生活的各個層面無不打下了微電子的烙�。何㈦娮赢a(chǎn)品已經(jīng)被用到人們物資生活的各個層面；微電子的設(shè)計思想和制作方法也已經(jīng)滲入到不同學(xué)科及社會領(lǐng)域。

然而，微電子器件的進(jìn)一步小型化使得集成電路的互連延遲效應(yīng)及能耗問題成了以電子作為信息載體的高速集成電路技術(shù)的一個不可逾越的障礙。與電子相比，光子作為信息載體具有巨大的優(yōu)勢：光子沒有靜止質(zhì)量，光子之間也幾乎沒有干擾，光的不同波長可用于多路同時通訊，因此，利用光子的信息技術(shù)具有更大的帶寬和更高的速率。

所謂硅基光電子學(xué) [1]  ，就是研究和開發(fā)以光子和電子為信息載體的硅基大規(guī)模集成技術(shù)。其核心內(nèi)容就是研究如何將光子器件"小型化"、“硅片化”并與納米電子器件相集成，即利用硅或與硅兼容的其他材料，應(yīng)用硅工藝，在同一硅襯底上同時制作若干微納量級，以光子和/或電子為載體的信息功能器件，形成一個完整的具有綜合功能的新型大規(guī)模集成芯片。

硅基光電子學(xué)不足

雖然硅材料在光電效應(yīng)方面存在著“先天不足”，而光子器件在尺寸方面也“衍射受限”，但將微電子和光電子結(jié)合起來，開發(fā)硅基大規(guī)模光電子集成技術(shù)，已經(jīng)成為信息技術(shù)發(fā)展的必然和業(yè)界的普遍共識。

硅基光電子學(xué)研究的內(nèi)容

硅基光電子學(xué)研究的具體內(nèi)容包括: 硅中光子與電子的相互作用, 硅基光波導(dǎo)，硅基無源器件，硅基光源，硅基光學(xué)調(diào)制，硅基光電探測器，硅基表面等離子激元器件，硅基光電子器件工藝與系統(tǒng)集成，硅基光電子學(xué)的應(yīng)用等。

硅基光電子學(xué)擬解決的關(guān)鍵問題包括：微納米范圍之內(nèi)的光電相互作用及影響，微納范圍內(nèi)光-光，光-熱、光-機(jī)，光-磁，光-生化等的傳感行為，微納光電器件的計算機(jī)模擬，微納光電器件的耦合，微納傳感器件的集成，微弱信號的探測與放大，微納薄膜技術(shù)，電子束光刻，納米壓印技術(shù)，聚焦離子束加工，高精度等離子體工藝等。

硅基光電子學(xué)目前最迫切的需求來源于高速度，大容量，低成本的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，寬帶通信網(wǎng)絡(luò)，物聯(lián)傳感網(wǎng)絡(luò)，以及大數(shù)據(jù)中心。