Discrete and Continuous Models and Applied Computational ScienceDiscrete and Continuous Models and Applied Computational ScienceDiscrete and Continuous Models and Applied Computational Science2658-46702658-7149Peoples' Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)8220ArticlesСтатьиResearch ArticleModulated Characteristics of Nanosize p-i-n SOI UnitsМодуляционные характеристики наноразмерных p-i-n КНИ устройствMasalskyN VМасальскийНиколай ВалерьевичDepartment of Applied Mathematics and Computer ScienceОтдел прикладной математики и информатикиvolkov@niisi.ras.ruScientific Research Institute for System Analysis of the Russian Academy of SciencesФГБУН "Научно-исследовательский институт системных исследований"150420154NO4 (2015)№4 (2015)465508092016Copyright ©; 2015, Масальский Н.В.2015Масальский Н.В.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/miph/article/view/8220Optical waveguide devices - modulators and switches are one of the most demanded photon devices on whom further possibility of increase of keyword parameters of integrated optical circuits and telecommunication systems depends. Search of new development approaches of necessary element basis on the basis of combination of planar technology of integrated optics and the thin-film technology “silicon on an insulator” is necessary for increase of their competitiveness. For silicon devices methods of electrooptical modulation are based on effect of dispersion of the free carriers which density depends on the level of applied voltage. In operation the perspectives of application of p-i-n of electrooptical modulators executed on the basis of the “silicon on an insulator” technology are discussed. In comparison with other class of modulators on the basis of lithium niobate, the researched devices potentially have a row of advantages, such as the low level of power consumption (within 1 W), nanosized miniaturization, high throughput (modulation frequency band over 100 GHz). The researched nanophoton devices are hi-tech and expensive. Their simulation at the physical layer is important and as for understanding of the physical processes proceeding in them and for optimization of their parameters for the purpose of achievement of optimum characteristics. On the basis of computer simulation in this operation possibility of optimization of parameters of nanosized electrooptical p-i-n of the waveguide modulators which potentially will allow to realize highly effective optical modulation is researched.Оптические волноводные устройства - модуляторы и переключатели являются одними из самых востребованных фотонных устройств, от которых зависит дальнейшая возможность повышения ключевых параметров интегральных оптических схем и телекоммуникационных систем. Для повышения их конкурентоспособности необходим поиск новых подходов к разработке необходимой элементной базы на основе совмещения планарной технологии интегральной оптики и тонкоплёночной технологии «кремний на изоляторе». Для кремниевых устройств методы электрооптической модуляции базируются на эффекте дисперсии свободных носителей, плотность которых зависит от уровня управляющего напряжения. В работе обсуждаются перспективы применения p-i-n электрооптических модуляторов, выполненные на основе технологии «кремний на изоляторе». По сравнению с другим классом модуляторов на основе ниобата лития, исследуемые устройства потенциально имеют ряд преимуществ, таких как низкий уровень потребляемой мощности (в пределах 1 Вт), наноразмерная миниатюризация, высокая пропускная способность (полоса частот модуляции свыше 100 ГГц). Исследуемые нанофотонные устройства являются высокотехнологичными и дорогостоящими. Их моделирование на физическом уровне важно как для понимания физических процессов, протекающих в них, так и для оптимизации их параметров с целью достижения оптимальных характеристик. На основе компьютерного моделирования в данной работе исследуется возможность оптимизации параметров наноразмерных электрооптических p-i-n волноводных модуляторов, которые потенциально позволят реализовать высокоэффективную оптическую модуляцию.silicon photonicwaveguide optic structurep-i-n electrooptical modulatorsilicon-on-insulator structureкремниевая фотоникаволноводная оптическая структураp-i-n электрооптический модуляторструктура «кремний на изоляторе»1.International Technology Roadmap for Semiconductor 2014 Edition. - http://public.itrs.net.2.Soref R. The Past, Present, and Future of Silicon Photonics // J. Sel. Top. Quantum Electron. 2006. Vol. 12. Pp. 1678-1687.3.Devices and Architectures for Photonic Chip-Scale Integration / J. Ahn, M. Fiorentino, R. G. Beausoleil et al. // App. Phys. A. 2009. Vol. 95. Pp. 989-997.4.Silicon Thermo-Optical Micro-Modulator with 700 kHz and 3 dB Bandwidth / C. Cocorullo, M. Iodice, I. Rendina, P.M. Sarro // Photon. Technol. Lett. 1995. Vol. 7. Pp. 363-365.5.Soref R., Bennett B. Electro Optical Effects in Silicon // J. Quantum Electron. 1987. Vol. 23. Pp. 123-129.6.Silicon Photonics / M. Salib, L. Liao, R. Jones et al. // Intel Technology Journal. 2004. Vol. 8. Pp. 143-160.7.Nanophotonic Waveguides in Silicon-on-Insulator Fabricated with CMOS Technology / W. Bogaerts, R. Baets, P. Dumon et al. // J. of Lightwave Technology. 2005. Vol. 23. Pp. 401-412.8.Silvaco International. - 4701 Patrick Henry drive, Bldg 1, Santa Clara, CA 94054. - http://www.silvaco.com.9.Hewitt P.D., Reed G.T. Improved Modulation Performance of a Silicon p-i-n Device by Trench Isolation // J. Lightwave Technology. 2001. Vol. 19. Pp. 387-395.10.Rsoft Photonic CAD. - RSoft Design Group, Inc. - http://www.rsoftdesign. com.11.Масальский Н. В. Характеристики субмикронного фотонного фазового модулятора на структуре «кремний на изоляторе» // Нано и микросистемная техника. 2013. № 10. С. 38-42.12.Silicon Electro-Optic Modulator Based on a Three Terminal Device Integrated in a Low-Loss Single-Mode SOI Waveguide / A. Cutolo, M. Iodice, P. Spirito, L. Zeni // J. Lightwave Technology. 1997. Vol. 15. Pp. 505-511.13.Contact Resistivities and Electrical Characteristics of Co/Si Contact by Rapid Thermal Annealing / O. Nakatsuka, T. Ashizawa, H. Iwano et al. // Proc. Adv. Metallization Conf. - AMC 1998. Vol. 784. Warrendale, PA: 1999. Pp. 605-610.