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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2008.tde-11082008-215318
Documento
Autor
Nome completo
Gustavo da Silva Pires Martins
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2008
Orientador
Banca examinadora
Alayo Chávez, Marco Isaías (Presidente)
Diniz, José Alexandre
Mansano, Ronaldo Domingues
Título em português
Filtros interferenciais construídos com dielétricos depositados pela técnica de PECVD.
Palavras-chave em português
Deposição química a vapor assistida por plasma
Filtros interferenciais
Filtros multicamada
Filtros ópticos
Óptica integrada.
Resumo em português
Neste trabalho é apresentada a simulação, fabricação e caracterização de filtros interferenciais empregando películas dielétricas amorfas depositadas pela técnica de deposição a vapor assistida por plasma (PECVD) sobre substratos de silício e de Corning Glass (7059). Os dispositivos ópticos foram construídos usando-se processos padrões de microeletrônica e consistiram em camadas periódicas com espessura e índice de refração apropriados para produzir picos da atenuação na transmitância da luz na região visível. Simulações numéricas precedentes foram realizadas baseando-se nas características ópticas das películas dielétricas. Para a caracterização dos filtros interferenciais, uma luz monocromática de um laser de He-Ne, foi injetada nos filtros e a luz obtida na saída foi conduzida então a um detector. O filtro depositado sobre Corning Glass (chamado de filtro vertical) e o filtro depositado sobre silício com cavidades (chamado de filtro suspenso) foram montados sobre dispositivos térmicos e angulares de modo a medir suas respostas à variação angular e térmica. Também, o filtro depositado sobre silício (chamado de filtro horizontal) foi montado sobre um dispositivo térmico, a fim de medir sua resposta à temperatura. Quando os filtros são submetidos a uma mudança na temperatura, uma variação do índice de refração devido ao efeito termo-óptico produz um deslocamento nos picos da atenuação, que podem ser previstos por simulações numéricas. Esta característica permite que estes dispositivos sejam usados como sensores termo-ópticos. Por outro lado, quando o filtro vertical e o filtro suspenso são submetidos a variações angulares entre a normal ao plano do filtro e o feixe de laser, uma variação na potência da luz de saída é produzida. Esta característica permite que estes dispositivos sejam usados como sensores angulares.
Título em inglês
Dielectric interferential filters deposited by PECVD.
Palavras-chave em inglês
Integrated optics.
Interferential filters
Multilayer filters
Optical filters
Plasma enhanced chemical vapor deposition
Resumo em inglês
In this work, we present the simulation, fabrication and characterization of filters employing amorphous dielectric films deposited by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) technique on crystalline silicon <100> and Corning Glass (7059) substrates. The optical devices were fabricated using standard microelectronic processes and consisted of periodic layers with appropriated thickness and refractive indexes to produce transmittance attenuation peaks in the visible region. For this, previous numerical simulations were realized based in the optical parameters of the dielectric films. For the characterization of the optical interferential filters, a monochromatic light, a He-Ne laser, was projected onto the filters and the transmitted output light was then conducted to a detector. The optical filters were produced on Corning Glass (here called vertical filter) and on silicon substrates. The silicon substrate was etch in KOH solution to form cavities and suspend part of the filter (here called suspended filter). The vertical and suspended filters were mounted on thermo and angular devices that allowed the measurement of the optical power as a function of temperature and angle changes. A second type of filter deposited over a silicon substrate (here called horizontal filter) was mounted on thermoelectric device, in order to control the temperature responses. When the filters are submitted to a change in temperature, a variation of the refractive index is originated in the dielectric film due to the thermo-optic effect (TOE), producing a shift in the attenuation peaks, which can be well predicted by numerical simulations. This characteristic allows these devices to be used as thermo-optic sensors. On the other hand, when the vertical filter and the suspended filter were subjected to an angular shift between the filter's normal and the laser, a variation of the output optical power is originated. This characteristic allows these devices to be used as angular sensors.
 
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Data de Publicação
2008-08-19
 
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  • Mina, A. M., et al. Development and Fabrication of an Optimized Thermo-Electro-Optic Device Using a Mach-Zehnder Interferometer [doi:10.1016/j.jnoncrysol.2007.09.117]. Journal of Non-Crystalline Solids [online], 2008, vol. 354, p. 2565-2570.
  • Martins, G. S. P., Baez, H., e Alayo, M. I. Simulation, Fabrication and Characterization of a Tunable Bragg Reflector Based on Silicon Oxide and Silicon Nitride Dielectric Films Deposited by PECVD. In 22nd Symposium on Microelectronics Technology and Devices (SBMicro 2007), Rio de Janeiro - RJ, 2007. Microelectronics Technology and Devices - SBMICRO 2007.New Jersey : The Electrochemical Society, 2007.
  • Martins, G. S. P., Carvalho, D. O., and Alayo, M. I. Tunable Bragg Filter Using Silicon Oxynitride Films. In 22nd International Conference on Amorphous and Nanocrystalline Semiconductors (ICANS 22), Colorado - USA, 2007. Proceedings of the 22nd International Conference on Amorphous and Nanocrystalline Semiconductors (ICANS 22)., 2007. Abstract.
  • Carvalho, D. O., et al. Towards integration of light sources and optical devices on a silicon substrate. In XV Congreso Internacional de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Sistemas - INTERCON 2008, Trujillo - Peru, 2008. Proceedings del 15th Congreso Internacional de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Sistemas - INTERCON 2008., 2008.
  • Martins, G. S. P., Mina, A. M., and Alayo, M. I. Fabrication of an Electro-Optical Temperature Sensor Based on Silicon Oxynitride Films Deposited by PECVD. In Microelectronics Technology and Devices SBMICRO 2006, Belo Horizonte, 2006. Proceedings of the Microelectronics Technology and Devices SBMicro 2006., 2006.
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