硅基光电子学概述

硅基光电子学是探讨微米/纳米级光子、电子、及光电子器件的新颖工作原理，并使用与硅基集成电路技术兼容的技术和方法，单片或混合集成在同一硅衬底上的一门科学。

硅基光电子学简介

晶体管这个被誉为20世纪最伟大的发明改变了世界，而以硅材料为基础的微电子器件则以其低功耗、低成本、易集成等优点迅速占领了绝大部分电子市场，并成为当时高科技产业的重要支柱。从晶体管的发明、集成电路的出现、计算机的不断更新换代、再到通信网络的飞速发展，人类生活的各个层面无不打下了微电子的烙印：微电子产品已经被用到人们物资生活的各个层面；微电子的设计思想和制作方法也已经渗入到不同学科及社会领域。

然而，微电子器件的进一步小型化使得集成电路的互连延迟效应及能耗问题成了以电子作为信息载体的高速集成电路技术的一个不可逾越的障碍。与电子相比，光子作为信息载体具有巨大的优势：光子没有静止质量，光子之间也几乎没有干扰，光的不同波长可用于多路同时通讯，因此，利用光子的信息技术具有更大的带宽和更高的速率。

所谓硅基光电子学 [1]  ，就是研究和开发以光子和电子为信息载体的硅基大规模集成技术。其核心内容就是研究如何将光子器件"小型化"、“硅片化”并与纳米电子器件相集成，即利用硅或与硅兼容的其他材料，应用硅工艺，在同一硅衬底上同时制作若干微纳量级，以光子和/或电子为载体的信息功能器件，形成一个完整的具有综合功能的新型大规模集成芯片。

硅基光电子学不足

虽然硅材料在光电效应方面存在着“先天不足”，而光子器件在尺寸方面也“衍射受限”，但将微电子和光电子结合起来，开发硅基大规模光电子集成技术，已经成为信息技术发展的必然和业界的普遍共识。

硅基光电子学研究的内容

硅基光电子学研究的具体内容包括: 硅中光子与电子的相互作用, 硅基光波导，硅基无源器件，硅基光源，硅基光学调制，硅基光电探测器，硅基表面等离子激元器件，硅基光电子器件工艺与系统集成，硅基光电子学的应用等。

硅基光电子学拟解决的关键问题包括：微纳米范围之内的光电相互作用及影响，微纳范围内光-光，光-热、光-机，光-磁，光-生化等的传感行为，微纳光电器件的计算机模拟，微纳光电器件的耦合，微纳传感器件的集成，微弱信号的探测与放大，微纳薄膜技术，电子束光刻，纳米压印技术，聚焦离子束加工，高精度等离子体工艺等。

硅基光电子学目前最迫切的需求来源于高速度，大容量，低成本的计算机网络，宽带通信网络，物联传感网络，以及大数据中心。