Etude de l'intégration d'un composant capacitif pour la modulation haut débit et basse consommation dans une plateforme photonique sur silicium

par Maurin Douix

Projet de thèse en Electronique et Optoélectronique, Nano- et Microtechnologies

Sous la direction de Delphine Marris-morini et de Charles Baudot.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Electrical,Optical,Bio: PHYSICS_AND_ENGINEERING , en partenariat avec Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (laboratoire) , Photonique (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 11-11-2014 .


  • Résumé

    Cette thèse est un projet d'intégration sur Si de dispositifs actifs avancés. Aujourd'hui, le modulateur haut-débit (25Gbs) est une jonction pn fonctionnant à 1.8V polarisée en inverse. Cette thèse a pour objectif la conception et la réalisation de modulateurs optiques capacitifs en photonique silicium, et la comparaison de cette structure avec les modulateurs utilisés matures de STMicroelectronics. Le but de la thèse est de comparer les performances (consommation électrique, efficacité électro-optique, longueur du dispositif et débit maximum) d'un modulateur capacitif en régime d'accumulation polarisé à une tension inférieure à 1.8Vpp. Deux géométries sont proposées, l'une intègre un oxyde horizontal au centre du guide optique, l'autre un oxyde vertical. La deuxième version permet de dessiner un motif complexe de l'oxyde de grille, analogue des modulateurs interfoliés dans le sens de propagation du mode optique. L'intégration d'une couche mince de SiGe épitaxiée avant le dépôt de l'oxyde permet d'améliorer les coefficients de conversion électro-optique.

  • Titre traduit

    Capacitance Device Integration Study for High Speed and Low Power Modulation in Silicon Photonics Platform


  • Résumé

    The purpose is advanced active device integration into Si-photonics platform. Today, high-speed (25Gb/s) modulation is carried out with a depleted pn junction runing at 1.8Vpp. The thesis is aimed at designing and processing electro-optical capacitive modulators, and the comparison with mature STMicroelectronics active devices. The challenges are low power consumption, high efficiency, short active device length and low insertion losses. The capacitive modulator works in accumulation regime with dynamic swing below 1.8Vpp as compared with state-of-the-art junctions. Two integrated designs are studied, featuring vertical and horizontal capacitance oxide, that are embedded within the optical waveguide. An interleaved design is also studied to boost the performances without degraded the high speed target (56Gb/s), SiGe apitaxial layer beneath the oxide can be processed while processing the capacitance stack, aiming at improving the electro-optic coefficients.