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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.3.2017.tde-12072017-085316
Documento
Autor
Nome completo
Maria Elisia Armas Alvarado
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2017
Orientador
Banca examinadora
Chávez, Marco Isaías Alayo (Presidente)
Fantini, Marcia Carvalho de Abreu
Silva, Davinson Mariano da
Silva, Maria Lucia Pereira da
Torres, Katia Franklin Albertin
Título em português
Produção e caracterização de filmes de nitreto de alumínio e sua aplicação em guias de onda tipo pedestal.
Palavras-chave em português
Dispositivos ópticos
Fabricação microeletrônica
Microeletrônica
Processos de microeletrônica
Resumo em português
O presente trabalho tem como objetivo principal a produção e estudo de filmes de nitreto de alumínio (AlN) depositados por pulverização catódica (sputtering) reativa e a fabricação e caracterização de guias de onda tipo pedestal utilizando o AlN como núcleo. Inicialmente, filmes de AlN foram fabricados por pulverização catódica reativa (sputtering) de rádio frequência (RF) utilizando um alvo de alumínio (Al) com 99,999% de pureza, e nitrogênio (N2) como gás reativo. Subsequentemente, os filmes foram caracterizados mediante as técnicas de elipsometria, difração de raios X (DRX), espectroscopia de absorção por transformada de fourier na região do infravermelho (FTIR) e espectroscopia de absorção na região do ultravioleta e do visível (UV-VIS). Tendo as melhores condições ópticas e físicas para a deposição de filmes de AlN, foram fabricados neste trabalho guias de onda tipo pedestal utilizando estes filmes como núcleo. O guia de onda pedestal traz um processo de fabricação alternativo, em que a geometria do guia de onda determina-se na camada anterior ao do núcleo, assim já não é necessário delinear as paredes laterais da camada de núcleo facilitando desta forma, o processo de fabricação do dispositivo. Os guias de tipo pedestal fabricados neste trabalho foram definidos através da corrosão parcial do óxido de silício (SiO2) mediante a técnica de RIE (Reactive Ion Etching) usando gases trifluorometano (CHF3) e oxigênio (O2) como gases reativos. Uma vez definido o pedestal, um filme de nitreto de alumínio é depositado sobre o SiO2 com a finalidade de constituir o núcleo do guia de onda. O ar foi utilizado como revestimento superior, cujo índice de refração (n = 1) aumenta o confinamento da luz no núcleo e também para poder possibilitar a caracterização das perdas ópticas do dispositivo. Para esta caracterização usamos a técnica de vista superior que permitiu a análises das perdas ópticas de propagação para diferentes alturas de pedestal e diferentes espessuras de núcleo tanto para filmes de AlN orientado no plano cristalino (002) quanto para filmes de AlN amorfos.
Título em inglês
Fabrication and characterization of aluminum nitride films and its application in pedestal-type optical waveguides.
Palavras-chave em inglês
Aluminum nitride
Integrated optics
Pedestal optical waveguides
sputtering technique
Resumo em inglês
The main objective of this work is the production and study of Aluminum Nitride (AlN) films deposited by reactive sputtering and the fabrication and characterization of pedestal optical waveguides using AlN as core. Initially, aluminum nitride films were produced by reactive sputtering using a 99.999% aluminum (Al) purity target, and nitrogen (N2) as the reactive gas. Subsequently, the films were characterized by ellipsometry, X-ray Diffraction, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Ultraviolet-visible spectroscopy (UV-VIS). Once the best optical and physical conditions for the deposition of AlN films were obtained, pedestal waveguides using these films as a nucleus were fabricated in this work. The pedestal waveguide provides an alternative manufacturing process where the geometry of the waveguide is determined in the pre-core layer, so it is no longer necessary to delineate the side walls of the core layer thereby facilitating the device fabrication process. The pedestal waveguides fabricated in this work were defined by the partial corrosion of SiO2 by the RIE (Reactive Ion Etching) technique using CHF3 and O2 gases as reactive gases. Once the pedestal is completed, an aluminum nitride film is deposited onto the SiO2 layer as the waveguide core. The air was used as an upper cladding, whose refractive index (n ? 1) increases the confinement of the light in the core and also allows the optical loss characterization. For this characterization, we used the superior view technique that allowed the analysis of optical propagation losses for different pedestal heights and different core thicknesses for both highly (002) oriented and amorphous AlN films.
 
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Data de Publicação
2017-07-13
 
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  • Alvarado, M. A., et al. AlN Pedestal-type Optical Waveguide: Fabrication and Characterization. In The 25th International Conference on Amorphous and Nano-crystalline Semiconductors, Toronto, 2013. Abstracts of the 25th International Conference on Amorphous and Nano-crystalline Semiconductors., 2013. Abstract.
  • Alvarado, M. A., et al. Optical humidity Sensor using Polypyrrole (PPy) [doi:10.1117/12.908485]. In Photonics West 2012 - Optical Components and Materials IX, San Francisco, 2012. Proceedings of the International Society for Optical Engineering - Photonics West 2012., 2012.
  • de Assumpção, T. A. A., et al. Production and Characterization of Tm3+/Yb3+ Codoped Pedestal type PbO-GeO2 Waveguides. In The 25th International Conference on Amorphous and Nano-crystalline Semiconductors, Toronto, 2013. Abstracts of the 25th International Conference on Amorphous and Nano-crystalline Semiconductors., 2013. Abstract.
  • Pelegrini, M. V., et al. Deposition and Characterization of AlN Thin Films by R.F. Reactive Magnetron Sputtering. In The 25th International Conference on Amorphous and Nano-crystalline Semiconductors, Toronto, 2013. Abstracts of the 25th International Conference on Amorphous and Nano-crystalline Semiconductors., 2013. Abstract.
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