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硅基光波导集成锗探测器的研究的开题报告
一、研究背景及意义
硅基光波导集成锗探测器是一种光学探测器，主要用于光通信、雷达、光信息处理、气象、地球物理和生命科学等领域。它是利用波导技术将锗探测器和硅光集成，能够大幅度提高光探测灵敏度和速度，提高光通讯传输速率和稳定性，并可降低系统成本。
目前，硅基光电子技术已经成为光通信和集成电路二次元市场的一个非常重要的组成部分。它可以为集成电路提供高速光交换，或者将通信和计算合并在一起。硅基光波导集成锗探测器是硅基光电子技术的重要组成部分，具有多项优点，如灵敏度高、响应时间短、高速、稳定性好、光学成本低等优点，受到了广泛的关注。
二、研究现状
硅基光波导集成锗探测器在近几十年来得到了广泛的研究，已经取得了很大的进展。目前研究主要集中在以下几个方面：
1.探测器结构设计：通过设计多种形状、大小和导波模式的探测器，以获得最佳光电性能。
2.材料选择：通过改进材料制备过程，获得更高质量的材料，提高光电性能。
3.光电性能优化：通过控制表面形貌、技术参数等，优化硅基光波导集成锗探测器的光电性能，使其灵敏度、响应时间和能量效率获得最大的提高。
4.生产和应用：通过优化生产工艺和技术流程，提高硅基光波导集成锗探测器的生产稳定性和可靠性，并探索其在通信、雷达和生物医学等应用中的应用前景。
三、研究内容和方法
本文拟对硅基光波导集成锗探测器的研究进行深入探讨，内容如下：
1.硅基光波导集成锗探测器的概述：介绍硅基光波导集成锗探测器的主要原理、特点和应用领域。
2.探测器结构设计和制备：设计不同形状和大小的硅基光波导集成锗探测器，从而得到最佳的探测性能。采用电子束光刻、离子束刻蚀等技术对探测器进行制备。
3.材料制备和选用：利用化学气相沉积、物理气相沉积等技术制备高品质的硅基和锗材料，并选用合适的镍、铂和钨等材料作为电极。
4.光电性能优化：通过控制硅基光波导集成锗探测器的表面形貌、技术参数等，实现探测器灵敏度、响应时间和能量效率的最大提高。
5.探测器应用：研究硅基光波导集成锗探测器在通信、雷达和生物医学领域中的应用。
四、预期成果和意义
本研究所构建的硅基光波导集成锗探测器具有优良的光电性能，能够应用于光通信、雷达、光信息处理、气象、地球物理和生命科学等高精度领域。预计本研究的成果将有以下几个重要意义：
1.提高硅基光波导集成锗探测器的性能，并拓展其应用领域。
2.探索硅基光波导集成锗探测器的制备技术和优化方法，为其大规模应用提供技术支持和保障。
3.推动我国硅基光电子技术在国际上的领先地位，提高我国光通信产业的竞争力。
4.为新材料在光电子技术领域的应用提供实验基础和科学依据，为相关产业的长期发展提供保障。
五、研究进度和计划
目前，本研究已初步完成理论分析和探测器的结构设计，材料选择工作已经开始。
计划下一步工作如下：
2021年6-7月：进行硅基光波导集成锗探测器的制备工作，在制备过程中优化制备参数，并进行探测器的光电性能测试。
2021年8-9月：优化硅基光波导集成锗探测器的光电性能，包括提高灵敏度、响应时间和能量效率等。
2021年10-11月：对探测器进行尺寸和形状优化，并应用探测器进行通信和雷达测试。
2021年12月：完成实验数据分析和论文撰写，并完成硕士学位论文的答辩。
六、参考文献
1.FerranMarsal,JulenEchaniz,JordiMateuetal.“High-PerformanceGe-on-SiSingle-PhotonAvalancheDiodeatTelecomWavelengthswithaLowExcessNoiseFactor.”OpticsLetters,vol.44,no.19,pp.4610-4613,2019.
2.EduardoAbraham,ShiyunLin,BrianSmithetal.“High-PerformanceGermanium-on-SiliconNear-InfraredAvalanchePhotodiodesFabricatedbyEpitaxialLift-OffandHydrogenIonImplantation.”OpticsExpress,vol.26,no.5,pp.5726-5735,2018.
3.RobertJones,JerryFang,HaishengRongetal.“High-SpeedGeSiElectro-absorptionModulatorsonSOIRidgeWaveguides.”OpticsExpress,vol.19,no.19,pp.7234-7240,2011.
4.J.H.Barry,P.W.JuodawlkisandJ.L.Stokes.“High-EfficiencyOpt