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1、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn#基于SOI结构的光波导表面光滑化机理1,21,21,2**周佳玲，任馨宇，张文栋（1.太原理工大学信息工程学院微纳系统研究中心，山西太原030024；52.太原理工大学，新型传感器与智能控制教育部和山西省重点实验室，山西太原030024）摘要：运用MaterialStudio软件对氢退火过程中硅氢键对硅基光波导表面粗糙形貌的作用进行了系统研究。通过对表面结构特性参数（如均方根位移、扩散系数等）的模拟分析，阐释了硅氢键的个数和位置对硅表面结构的影响。结
2、果表明：硅氢键的形成是改善波导粗糙表面形貌的关键因素，能够有效降低退火温度、提高退火质量。10关键词：硅氢键；氢退火；光波导；MaterialStudio中图分类号：TP212.2Smoothingmechanismofopticalwaveguidesurfacebasedonsilicononinsulatorstructure1,21,21,215ZHOUJialing,RENXinyu,ZHANGWendong(1.TaiyuanUniversityofTechnology,SchoolofInforma
3、tionEngineering,Micro-NanoSystemResearchCenter,Taiyuan,Shanxi,China,030024;2.TaiyuanUniversityofTechnology,SchoolofInformationEngineering,KeyLabofAdvancedTransducersandIntelligentControlSystemoftheMinistryofEducation,Taiyuan,Shanxi,China,20030024)Abstract:The
4、roleofsilicon-hydrogenbondinthehydrogenannealingprocessisinvestigatedsystematicallybyusingMaterialStudiosoftware.Basedonthesinulationandanalysisofsurfacecharacteristicparameters(suchasmeansquaredisplacement,diffusioncoefficient,etc.),weillustratetherelationsh
5、ipbetweenthesurfacestructureandthenumberandpositionofsilicon-hydrogenbond.25Thedatastronglysuggestthatsilicon-hydrogenbondisthecriticalfactortoamelioratetheroughsurfacemorphologyofwaveguide,whichcaneffectivelyreducetheannealingtemperatureandimprovethequalityo
6、fannealing.Keywords:Silicon-hydrogenbond;Hydrogenannealing;Waveguide;MaterialStudio300引言[1-3][4-5][6,7]氢退火是当前改善光波导表面粗糙度的有效方法。与热氧化法、激光束法等处理工艺相比，氢退火具有高效环保、可批量化处理且不会消耗硅的特点，具有广泛的应用前景。35近年来，许多国内外研究学者致力于纳米光波导表面光滑化的课题研究：TsutomuSato[8]等人提出了氢退火氛围下硅表面微结构转化理论(themicro-s
7、tructuretransformationof[9]silicon,MSTS)，研究表明转化机制由退火温度、压强和时间等参数控制；R.Hiruta等人探究了原子力显微镜下Si(001)表面凹槽经过高温氢退火后的侧壁形貌，实验发现当退火温[10]度达到1000℃以上时硅表面会形成原子台阶形貌；HitoshiKuribayashi等人对Si(100)表面40光滑化处理过程进行了STM观察分析，观察发现，在温度1000℃、压强2.5*104Pa的退火基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金（2013140211001
8、3）作者简介：周佳玲（1991-），女，硕士，电子与通信工程，主要研究方向：贵金属微纳传感器的制备与应用通信联系人：张文栋（1962-），男，教授，博导，研究方向主要为动态测试技术、微纳机电系统(MEMS与NEMS).E-mail:wdzhang@tyut.edu.cn-1-中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn条件下，表面会出现Si(100):2
