In de afgelopen 15 jaar is aanzienlijke vooruitgang geboekt in op silicium gebaseerde fotonische integratieplatforms. Door gebruik te maken van sterk beperkte Si-golfgeleiders is de voetafdruk van fotonische IC's drastisch verminderd, hetgeen b.v. CMOS-compatibele elektro-optische transceivers met hoge dichtheid voor kortere optische doorverbindingen. Hedendaagse Si-fotonische platforms gebruiken meestal groep IV-elementen (Si en Ge) voor de realisatie van actieve apparaten (modulatoren en fotodetectoren). Er is echter een toenemende interesse in monolithische integratie van lll-V-materialen voor het realiseren van superieure actieve apparaatfunctionaliteit, waaronder on-chip lichtemissie en verbeterde modulatie en detectievermogen.
In dit proefschrift zal de promovendus verschillende apparaatarchitecturen ontwikkelen en benchmarken voor het realiseren van uiterst gevoelige fotoreceivers op silicium gericht op de optische laag-vermogen optische interconnects van de volgende generatie. Verschillende apparaatconcepten, waaronder de lll-V p-i-n fotodetectoren, lawinefotodetectoren en fototransistors zullen worden overwogen. Geavanceerde TCAD-modellering zal worden gebruikt om de prestaties van het apparaat te optimaliseren, inclusief responsiviteit, opto-elektrische bandbreedte, ruis en donkere stroom. Zowel golfgeleider- als fotoreceivers met oppervlakte-verlichting worden nagestreefd. De meest veelbelovende apparaatconcepten zullen geïmplementeerd worden in imec s opkomende monolithische lll-V on Si-platform, met behulp van een combinatie van 300mm wafer schaalprocessen en lab-gebaseerde nabewerking.