Desenvolvimento e caracterização de filmes finos de óxidos de silício e nitreto de silício para a fabricação de guias e sensores ópticos.
| Ano de defesa: | 1999 |
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| Tipo de documento: | Tese |
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Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-06012025-154452/ |
Resumo: | A tecnologia planar, amplamente utilizada na fabricação de circuitos eletrônicos integrados, está sendo empregada para a construção de sensores ópticos. Estes sensores ópticos estão sendo desenvolvidos visando a integração de dispositivos ópticos e eletrônicos em um único encapsulamento. Os filmes finos de óxidos de silício e nitretos de silício apresentam propriedades ópticas adequadas para a fabricação desses dispositivos e são totalmente compatíveis com os processos de microeletrônica convencionais. Com o objetivo de se implementar sensores ópticos integrados vários filmes de óxido de silício e nitreto de silício foram depositados ou crescidos sobre substratos de silício monocristalino utilizando-se os processos de PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition), LPCVD (Low Pressure Chemical Vapour Deposition) e crescimento térmico para a construção dos guias ópticos. Os processos utilizados foram otimizados de forma a obter-se filmes finos com propriedades ópticas adequadas para os dispositivos propostos. Neste trabalho foram construídos guias ópticos com guiamento multimodo e monomodo. Várias medidas de atenuações no guiamento dos dispositivos ópticos foram realizadas. As perdas no acoplamento dos dispositivos ópticos planares às fibras ópticas também foram medidas. Os resultados obtidos foram comparáveis aos reportados na literatura. Vários diafragmas foram fabricados mostrando a viabilidade doprocesso para a implementação de sensores ópticos de pressão com o princípio do interferômetro March-Zehnder (MZ). Estes diafragmas foram obtidos com a remoção total do silício sob os filmes guia. Os resultados experimentais obtidos foram utilizados na simulação ópitica e mecânica de sensores de pressão e por campo evanescente baseados no interferômetro MZ. |
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Desenvolvimento e caracterização de filmes finos de óxidos de silício e nitreto de silício para a fabricação de guias e sensores ópticos.Untitled in englishGuias ópticosOptical guidesA tecnologia planar, amplamente utilizada na fabricação de circuitos eletrônicos integrados, está sendo empregada para a construção de sensores ópticos. Estes sensores ópticos estão sendo desenvolvidos visando a integração de dispositivos ópticos e eletrônicos em um único encapsulamento. Os filmes finos de óxidos de silício e nitretos de silício apresentam propriedades ópticas adequadas para a fabricação desses dispositivos e são totalmente compatíveis com os processos de microeletrônica convencionais. Com o objetivo de se implementar sensores ópticos integrados vários filmes de óxido de silício e nitreto de silício foram depositados ou crescidos sobre substratos de silício monocristalino utilizando-se os processos de PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition), LPCVD (Low Pressure Chemical Vapour Deposition) e crescimento térmico para a construção dos guias ópticos. Os processos utilizados foram otimizados de forma a obter-se filmes finos com propriedades ópticas adequadas para os dispositivos propostos. Neste trabalho foram construídos guias ópticos com guiamento multimodo e monomodo. Várias medidas de atenuações no guiamento dos dispositivos ópticos foram realizadas. As perdas no acoplamento dos dispositivos ópticos planares às fibras ópticas também foram medidas. Os resultados obtidos foram comparáveis aos reportados na literatura. Vários diafragmas foram fabricados mostrando a viabilidade doprocesso para a implementação de sensores ópticos de pressão com o princípio do interferômetro March-Zehnder (MZ). Estes diafragmas foram obtidos com a remoção total do silício sob os filmes guia. Os resultados experimentais obtidos foram utilizados na simulação ópitica e mecânica de sensores de pressão e por campo evanescente baseados no interferômetro MZ.The planar technology is widely used in integrated circuits fabrication. This technology is being used to build optical sensors which can be integrated with electronic circuits in a same package. Silicon oxide and silicon nitride thin films have suitable optics proprieties for these devices and they are compatible with usual microelectronics processes. In this work, optical waveguides were fabricated, on silicon wafers, using silicon oxide and silicon nitride layers. The silicon oxide layers were obtained by thermal oxidation of the silicon wafer or deposited by PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition). A LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) process was used to deposit the silicon nitride layers. The processes were optimized to obtain thin films with suitable optical quality for sensors application. The resulting optical waveguides showed monomode and multimode propagation. The optical losses (by optical propagation and fiber coupling) were measured and the results are comparable to those mentioned in the literature. Diaphragms were fabricated to show the feasibility of the process to implement pressure optical sensors using a Mach-Zender interferometer. The experimental results were used for mechanical and optical simulation of the pressure and evanescent sensors proposed in this work.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPGoncalves Neto, LuizMorimoto, Nilton ItiroBulla, Douglas Anderson Pereira1999-07-07info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-06012025-154452/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-01-06T17:48:02Zoai:teses.usp.br:tde-06012025-154452Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-01-06T17:48:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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