Rare Earth-Doped Silicon-Based Light Emitting Devices: Towards new Integrated Photonic Building Blocks

Autor/a

Ramírez, Joan Manel

Director/a

Garrido Fernández, Blas

Tutor/a

Garrido Fernández, Blas

Fecha de defensa

2015-07-02

Depósito Legal

B 19744-2015

Páginas

373 p.



Departamento/Instituto

Universitat de Barcelona. Departament d'Electrònica

Resumen

This thesis presents the work carried out towards the implementation of RE-doped Si-based light emitting devices as integrated optoelectronic building blocks for Silicon Photonics. This work spans from the fundamentals such as the structure, the morphology of active layers containing Si-ncs and/or RE ions or the origin of the EL emission under different voltage excitations, to the development of advanced Si-based light emitting devices, providing insights on the device design, mask layout, device fabrication and the optoelectronic characterization. Also, novel layer architectures are proposed to overcome some of the inherent limitations of studied devices, paving the way towards efficient and reliable Si-based light emitting devices. This thesis is divided in two main blocks: one dedicated to the study of Er-doped Si-based light emitting devices emitting at 1.54 µm for on-chip optical data routing, and another one focussed on the structural and luminescence properties of Tb3+ and Ce3+ doped silicon oxide and oxynitride thin films with different layer compositions as enabling materials for sensing and RGB micro display applications. Also, different multilayer architectures containing alternated RE-doped single layers are explored.


Aquesta tesi presenta el treball dut a terme en la implementació de dispositius luminescents basats en silici i dopats amb terres rares pel desenvolupament de nous pilars optoelectrònics fonamentals compatibles amb la fotònica del silici. Aquest treball abasta des dels aspectes més fonamentals tals com l’estructura, la morfologia de les capes actives que contenen nano-cristalls de silici i/o ions de terres rares o l’estudi de l’origen de l’electroluminescència dels dispositius quan són polaritzats per diferents voltatges alterns, fins al desenvolupament de nous dispositius avançats basats en silici. En aquest cas, l’estudi portat a terme bé acompanyat d’una descripció detallada del disseny de cada dispositiu, el disseny de la màscara de procés elaborada especialment per a la fabricació dels dispositius en cas que sigui necessari, així com el procés de fabricació dels mateixos i una caracterització optoelectrònica detallada amb les pertinents conclusions al final de cada capítol. També, al final d’aquesta tesi es proposen nous dissenys i arquitectures de dispositiu que pretén establir un mapa de ruta per millorar els dispositius estudiats en aquest tesi, i que està basat en l’experiència adquirida durant els quatre anys d’investigació en dispositius electroluminescents basats en silici.

Palabras clave

Electrònica; Electrónica; Electronics; Transport d'electrons; Transporte de electrones; Electron transport; Luminescència; Luminiscencia; Luminescence; Fotònica; Fotónica; Photonics; Silici; Silicio; Silicon; Terres rares; Tierras raras; Rare earths

Materias

53 - Física

Área de conocimiento

Ciències Experimentals i Matemàtiques

Documentos

JMR_PhD_THESIS.pdf

28.12Mb

 

Derechos

ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.

Este ítem aparece en la(s) siguiente(s) colección(ones)