In dit doctoraatsonderzoek hebben we de mogelijkheden van een nieuwe heterogene integratietechnologie, transferprinten, onderzocht en het gebruik ervan aangetoond in diverse toepassingen. We ontwikkelden de nodige processen voor de fabricage en het printen van fotodetectoren gebaseerd op germanium en III-V halfgeleiders op silicium fotonische geïntegreerde schakelingen.
We hebben de hoge uitlijnnauwkeurigheid van transferprinten aangetoond door passieve silicium fotonische optische structuren te ontwerpen, fabriceren en transferprinten met een uitlijnnauwkeurigheid beter dan 1 μm. We hebben deze kennis gebruikt om iSIPP25G SiGe-fotodiodes te transferprinten op een silicium fotonische geïntegreerde schakeling. We demonstreerden gegevensontvangst bij 50 Gbit/s bij 1550 nm. Deze demonstratie maakt de weg vrij voor een oplossing voor de lange doorlooptijd en het dure fabricageprobleem van actieve silicium fotonische geïntegreerde schakelingen in een CMOS fab.
We demonstreerden het parallelle micro-transfer-printproces door grote arrays van III-V fotodiodes te transferprinten, met behulp van een 2 x 2 PDMS-stempel en geautomatiseerde picking & printing en herwerkprocedures.
Ten slotte hebben we kost- en tijdbesparende, schaalbare III-V-on-Si-integratie aangetoond voor het realiseren van complexe ontvangers door het transferprinten van semi-commerciële III-V-fotodetectoren op afstembare WDM silicium-fotonische ontvangers. We hebben ontvangers voor enkele polarisatie en polarisatie-diversiteit gefabriceerd en gekarakteriseerd. Voor beide ontvangers werd 4x25 Gbit/s werking aangetoond.
De resultaten van dit proefschrift demonstreren de mogelijkheden van de transferprinttechnologie voor de realisatie van complexe en heterogene fotonische geïntegreerde schakelingen | |