王培勳

隨著技術的不斷進步，矽光子學正在不斷發展和演進，此技術的優勢在與能與傳統CMOS半導體製程實現光子與電子元件的高度集成。而群速度色散對於高速光通訊、數據傳輸和非線性光學方面舉足輕重。因此本論文首先使用有限元法(FEM)對我們所需要的波導結構進行色散模擬，第一部分，我們透過模擬在不同高度及不同寬度的情況下，觀察幾何形狀調製色散的利弊；第二部分，在確認了氮化矽波導幾何形狀後，使用不同披覆層材料並在上方逐漸增加披覆層的厚度，模擬其沉積色散調製後的變化。接著我們介紹微環形共振腔的製程步驟，並且驗證了原子層沉積不會對波導造成額外損耗及品質因子產生影響。 在色散量測上，我們使用了二氧化鉿(HfO2)及氧化鋁(Al2O3)兩種材料披覆在氮化矽微環形共振腔上，透過原子層沉積能精確控制沉積厚度，能精準的調製色散。在沉積了二氧化鉿披覆層後，我們能將氮化矽波導的色散從-274 ps/ nm-km調製到-205 ps/nm-km ;除此之外，在沉積氧化鋁披覆層後，能將波導色散從-213 ps/nm-km調製到46 ps/nm-km，實驗結果顯示:使用氧化鋁披覆層能將波導色散調製到近零色散，並且在增加披覆層厚度後，更能將正常色散調製為異常色散，這意味著我們能更靈活的進行色散調製。 最後我們也研究了如何提高微環形共振腔的品質，透過飛秒雷射對微環形共振腔進行局部退火，其中也使用拉曼(Raman)光譜及原子力顯微鏡(Atomic force microscope)來尋找對氮化矽薄膜最有幫助的退火功率，我們發現特定功率對於微環形共振腔的品質因子提升有幫助，幅度約為1.3倍。 本論文透過雷射退火來提高微環形共腔的品質，並且提供了不會對波導增加額外損耗、精準及靈活調製色散的方式。