矽基光電子學是探討微米/納米級光子、電子、及光電子器件的新穎工作原理，並使用與矽基積體電路技術兼容的技術和方法，單片或混合集成在同一矽襯底上的一門科學。
基本介紹
- 中文名：矽基光電子學
- 外文名：Silicon Photonics
簡介,不足,內容,問題,
簡介
電晶體這個被譽為20世紀最偉大的發明改變了世界，而以矽材料為基礎的微電子器件則以其低功耗、低成本、易集成等優點迅速占領了絕大部分電子市場，並成為當時高科技產業的重要支柱。從電晶體的發明、積體電路的出現、計算機的不斷更新換代、再到通信網路的飛速發展，人類生活的各個層面無不打下了微電子的烙印：微電子產品已經被用到人們物資生活的各個層面；微電子的設計思想和製作方法也已經滲入到不同學科及社會領域。
然而，微電子器件的進一步小型化使得積體電路的互連延遲效應及能耗問題成了以電子作為信息載體的高速積體電路技術的一個不可逾越的障礙。與電子相比，光子作為信息載體具有巨大的優勢：光子沒有靜止質量，光子之間也幾乎沒有干擾，光的不同波長可用於多路同時通訊，因此，利用光子的信息技術具有更大的頻寬和更高的速率。
所謂矽基光電子學，就是研究和開發以光子和電子為信息載體的矽基大規模集成技術。其核心內容就是研究如何將光子器件"小型化"、“矽片化”並與納米電子器件相集成，即利用矽或與矽兼容的其他材料，套用矽工藝，在同一矽襯底上同時製作若干微納量級，以光子和/或電子為載體的信息功能器件，形成一個完整的具有綜合功能的新型大規模集成晶片。
不足
雖然矽材料在光電效應方面存在著“先天不足”，而光子器件在尺寸方面也“衍射受限”，但將微電子和光電子結合起來，開發矽基大規模光電子集成技術，已經成為信息技術發展的必然和業界的普遍共識。
內容
矽基光電子學研究的具體內容包括: 矽中光子與電子的相互作用, 矽基光波導，矽基無源器件，矽基光源，矽基光學調製，矽基光電探測器，矽基表面等離子激元器件，矽基光電子器件工藝與系統集成，矽基光電子學的套用等。
問題
矽基光電子學擬解決的關鍵問題包括: 微納米範圍之內的光電相互作用及影響，微納範圍內光-光，光-熱、光-機，光-磁，光-生化等的感測行為，微納光電器件的計算機模擬，微納光電器件的耦合，微納感測器件的集成，微弱信號的探測與放大，微納薄膜技術，電子束光刻，納米壓印技術，聚焦離子束加工，高精度電漿工藝等。
矽基光電子學目前最迫切的需求來源於高速度，大容量，低成本的計算機網路，寬頻通信網路，物聯感測網路，以及大數據中心。
