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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2008.tde-24092008-140132
Documento
Autor
Nome completo
Alexandre Martin Mina
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2008
Orientador
Banca examinadora
Alayo Chávez, Marco Isaías (Presidente)
Fantini, Márcia Carvalho de Abreu
Morimoto, Nilton Itiro
Título em português
Estudo das etapas de fabricação de dispositivos eletro-termo-ópticos utilizando o interferômetro Mach-Zehnder.
Palavras-chave em português
Óptica
Processos de microeletrônica
Resumo em português
Neste trabalho é realizado o estudo das etapas de fabricação de um dispositivo eletro-termo-óptico. O dispositivo baseia-se em um interferômetro Mach-Zehnder (IMZ) onde um micro-resistor é colocado em um dos braços do IMZ. Este interferômetro foi construído usando guias de onda ARROW (Anti-Resonant Reflecting Optical Waveguide) onde filmes de oxinitreto de silício e carbeto de silício amorfo hidrogenado foram utilizados como materiais constituintes. Estes materiais foram depositados pela técnica de PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) a baixas temperaturas (~300°C) usando silano (SiH4), nitrogênio (N2), hidrogênio (H2), oxido nitroso (N2O) e metano (CH4) como gases precursores. Para isolar termicamente a região de aquecimento do dispositivo, parte do braço sensor do IMZ foi suspenso através da corrosão superficial do substrato de silício em solução de hidróxido de potássio (KOH). Basicamente o dispositivo termo-eletroóptico utiliza para seu funcionamento o efeito termo-óptico dos materiais constituintes. Neste caso, com a aplicação de uma corrente elétrica no micro-resistor localizado em uma pequena região de um dos braços do IMZ é produzido uma variação na temperatura e no índice de refração dos filmes próximos ao microresistor. Com isto, o aparecimento de uma diferença de fase entre as ondas propagantes dos dois braços do IMZ é ocasionado e, como conseqüência, uma interferência eletromagnética dependente da diferença de fase das ondas propagantes causada pela variação de temperatura é originado. Dessa maneira, é possível fabricar um dispositivo termo-eletro-óptico onde uma variação da corrente aplicada no micro-resistor produz uma alteração da potência óptica na saída do interferômetro.
Título em inglês
Study of the fabrication steps of an electro-thermo-optical device using Mach-Zehnder interferometer.
Palavras-chave em inglês
Integrated optic
Mach-Zehnder
PECVD
Sensor
Resumo em inglês
In this work, a study of the steps to fabricate an electro-thermo-optical device is realized. This device is based in a Mach-Zehnder interferometer (IMZ) where a micro-resistor is placed in one of the IMZ arms. The Mach-Zehnder interferometer was fabricated using Anti-Resonant Reflecting Optical Waveguide (ARROW) where oxinytride and amorphous hydrogenated silicon carbide films were used as constituent materials. These materials were deposited by PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) technique at low temperatures (~300°C) using silane (SiH4), nitrogen (N2), hydrogen (H2), nitrous oxide (N2O) and methane (CH4) as precursor gases. In order to isolate thermally the heating region of the structure, part of the IMZ sensor arm was suspended by the surface etching of the silicon substrate in KOH solution. Basically, the electro-thermo-optical device is based in the Thermo- Optic Effect of the constituent materials. In this case, with the application of an electrical current in the micro-resistor located in a small region of the sensor arm of the IMZ, a change in the temperature and in the refractive index of the films close to the micro-resistor is produced. So, a phase difference between the electromagnetic waves that travel by the two arms of the IMZ is produced and, as consequence, an electromagnetic interference dependent of the temperature variation is originated. In this way, it is possible fabricate an electro-thermo-optical device where the optical power output depends of the electrical current applied to a micro-resistor.
 
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Data de Publicação
2008-10-13
 
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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., 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.
  • Mina, A. M., Baez, H., and Alayo, M. I. Fabrication and Characterization of a Thermo-Electro-Optic Device Using a Mach-Zehnder Interferometer. 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.
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