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Desenvolvimento de processos de fabricação de dispositivos óptico integrados em tecnologia de silício para aplicação em sensoriamento (2012)

  • Authors:
  • USP affiliated authors: CARVALHO, DANIEL ORQUIZA DE - EP
  • USP Schools: EP
  • Sigla do Departamento: PSI
  • Subjects: SENSORES ÓPTICOS; FOTÔNICA; MICROELETRÔNICA
  • Language: Português
  • Abstract: Os objetivos desta tese são: o estudo e aprimoramento dos diferentes parâmetros geométricos e de processo de fabricação de guias de onda ARROW (Anti-Resonant Reflecting Optical Waveguides), visando reduzir as perdas por propagação; e o projeto, fabricação e caracterização de sensores óptico integrados utilizando os processos aprimorados. Os parâmetros estudados foram: os materiais utilizados nas camadas antirresonantes, as espessuras destas camadas, a profundidade de corrosão para definição do rib e a rugosidade nas paredes laterais, que considera-se o parâmetro mais crítico no que diz respeito às perdas por propagação obtidas com o processo de fabricação utilizado neste trabalho. Os materiais utilizados na fabricação dos guias de onda ARROW sobre substrato de silício foram filmes de oxinitreto de silício (SiOxNy) depositados por PECVD à temperatura de 320°C, filmes de SiO2 crescidos em forno de oxidação em ambiente úmido a 1200°C e filmes de TiOxNy depositados pela técnica de Magnetron Sputtering Reativo. A definição das paredes laterais dessas estruturas foi feita através da Corrosão por Plasma Reativo (RIE) e técnicas fotolitográficas convencionais. Para o aprimoramento dos processos, as técnicas de caracterização utilizadas foram: medidas de perdas por propagação, utilizando a técnica de vista superior e a análise modal dos guias de onda. A principal contribuição deste trabalho foi a proposição de um processo de fabricação alternativo, onde pedestais são utilizados para a definição das paredes laterais antes da deposição do núcleo dos guias de onda. Este processo permitiu a redução significativa das perdas e o corte dos modos superiores para guias com larguras menores ou iguais a 6 µm.Finalmente, com os guias e os processos aperfeiçoados foram fabricados dois diferentes tipos de sensores ópticos: sensores refratométricos baseados em interferômetro de Mach-Zehnder (IMZ) e sensores de umidade baseados em absorção utilizando o polímero polipirrol (PPy). A caracterização dos sensores baseados em IMZ permitiu concluir que, embora se tenha observado uma resposta do sensor em termos de variação da potência na saída do dispositivo com a variação do índice de refração, esta variação possivelmente está sendo influenciada pela interferência multimodo resultante de limitações do processo de fabricação, o que reduz significativamente a sensibilidade com relação a valores projetados. Os sensores de umidade apresentaram uma variação significativa da potência de saída para umidades relativas ao redor de 70%, permitindo sua utilização em diferentes aplicações, como na indústria alimentícia e no monitoramento da qualidade do ar.
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 15.02.2012
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    • ABNT

      CARVALHO, Daniel Orquiza de; ALAYO CHÁVEZ, Marco Isaías. Desenvolvimento de processos de fabricação de dispositivos óptico integrados em tecnologia de silício para aplicação em sensoriamento. 2012.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2012. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-19092012-170421/pt-br.php >.
    • APA

      Carvalho, D. O. de, & Alayo Chávez, M. I. (2012). Desenvolvimento de processos de fabricação de dispositivos óptico integrados em tecnologia de silício para aplicação em sensoriamento. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-19092012-170421/pt-br.php
    • NLM

      Carvalho DO de, Alayo Chávez MI. Desenvolvimento de processos de fabricação de dispositivos óptico integrados em tecnologia de silício para aplicação em sensoriamento [Internet]. 2012 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-19092012-170421/pt-br.php
    • Vancouver

      Carvalho DO de, Alayo Chávez MI. Desenvolvimento de processos de fabricação de dispositivos óptico integrados em tecnologia de silício para aplicação em sensoriamento [Internet]. 2012 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-19092012-170421/pt-br.php


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