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J-GLOBAL ID：202102210353770339   整理番号：21A1821698

III-Vフォトニックデバイスにおける熱スプレッダーとしてのAlN薄膜の熱機械的研究【JST・京大機械翻訳】

Thermo-Mechanical Study of AlN Thin-Films As Heat Spreaders in III-V Photonic Devices

著者 (5件)： Lei Shenghui (Nokia Bell Labs, Dublin, Ireland) ,  Kardemir Ertugrul (Trinity College Dublin, Dublin, Ireland) ,  McCloskey David (Trinity College Dublin, Dublin, Ireland) ,  Donegan John F. (Trinity College Dublin, Dublin, Ireland) ,  Enright Ryan (Nokia Bell Labs, Dublin, Ireland)
資料名： ASME Conference Proceedings  (ASME Conference Proceedings)
号： InterPACK2017  ページ： Null  発行年： 2017年 
JST資料番号： A0478C  資料種別： 会議録 (C)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： シリコンオンインシュレータ(SOI)基板上のリッジ型ハイブリッドIII-V能動導波路は,いくつかの因子により貧弱な熱性能を示した。大きな熱抵抗をもたらすそれらの典型的な設計の1つの側面は,導波路周辺の高分子ベースの光クラッディングの使用である。この問題に取り組むために,代替光学クラッディング材料としての堆積窒化アルミニウム(AlN)の使用を調べた。AlNは,光学特性を有する優れた誘電体であり,III-V導波路の周囲のクラッディングとして適している。明らかに,この材料は,ベンゾシクロブテン(BCB)のような現在のポリマー被覆材料よりも約100倍大きい熱伝導率を示すことができる。電気-熱シミュレーションの結果は,BCBをAlNに置換すると,デバイスの熱抵抗を~2倍低減できることを示唆している。しかし,著者らの以前の線形弾性機械的モデリングは,AlNが中性残留応力状態に堆積された場合,加工温度から室温まで冷却するとき,不整合熱膨張がIII-V導波路において機械的引張破壊を引き起こす可能性を有することを示した。ここでは,カプセル化された信頼性のあるハイブリッド半導体レーザの設計を容易にするために,著者らは,蒸着AlNにおける残留応力を含むために,有限要素,電気-熱-機械的モデルを拡張した。デバイスの最大許容応力を定義するためのChristensen基準を用いて,著者らのシミュレーションは,機械的破壊が避けられるAlN中に残留圧縮応力の窓があることを示した。蒸着AlNにおける適切な熱特性を維持しながら,圧縮残留応力のこの領域にアクセスする可能性を評価するために,時間領域熱反射率(TDTR)セットアップを用いてシリコン上に蒸着したAlN薄膜(約1.6μm厚)の熱伝導率を測定した。応力測定は,0~-0.5GPaの範囲の圧縮残留応力を示した。TDTR測定結果は,全範囲の圧縮残留応力にわたって~155Wm-1K-1の類似した熱伝導率を明らかにした。これらの結果は,熱的および機械的要求を同時に満たすAlNによるIII-V活性導波路のカプセル化の有望性を強化する。Please refer to the publisher for the copyright holders. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 光学的性質 ,  残留応力 ,  重合体 ,  熱抵抗 ,  熱伝導率 ,  熱膨張 ,  *薄膜 ,  半導体レーザ ,  誘電体 ,  信頼性 ,  ケイ素 ,  高分子 ,  *窒化アルミニウム ,  蒸着 ,  導波路

分類 (1件)： 光導波路,光ファイバ,繊維光学  (BD06030H)

タイトルに関連する用語 (5件)： フォトニックデバイス ,  熱スプレッダー ,  AlN ,  薄膜 ,  研究