ISBN 9783843911535

978-3-8439-1153-5, Reihe Optik

Christopher Matheisen
Nichtlinear optische Effekte in nanophotonischen Siliziumstrukturen für Kommunikationsanwendungen und THz-Signalerzeugung

160 Seiten, Dissertation Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (2013), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Silizium ist aufgrund seiner hohen Verfügbarkeit und der etablierten CMOS-Prozesstechnologie die attraktivste Integrationsplattform für neue Technologien. Im Bereich der Telekommunikationsanwendungen ist besonders die Siliziumnanophotonik vielversprechend um dem stetig wachsenden Bedarf an Bandbreite gerecht zu werden. Aber auch die Terahertztechnologien, die sich in einem immer breiter werdenden Anwendungsspektrum im Bereich der Lebenswissenschaften, Sicherheitstechnik und Materialanalyse etablieren, würden von einer erstmaligen Integration auf Silizium stark profitieren. Beide Anwendungsfelder sind jedoch aufgrund der fehlenden optischen Nichtlinearität zweiter Ordnung im zentrosymmetrischen Silizium stark limitiert.

In dieser Arbeit wird ein neuartiger CMOS kompatibler Prozess vorgestellt, der eine Nichtlinearität zweiter Ordnung in Silizium induziert. Dieser basiert, anders als in der Literatur bekannte Verfahren wie die mechanische Verspannung eines Siliziumwellenleiters, auf einer chemischen Oberflächenmodifikation mit Hilfe eines HBr-Plasmas. Die auf diese Weise induzierten nichtlinearen Eigenschaften werden im Rahmen verschiedener nichtlinear optischer Messungen, insbesondere Analysen der SHG und THz-Erzeugung in dieser Arbeit charakterisiert und zu Anwendungen entwickelt.