In this thesis, design and realization of Atomic Layer Deposition (ALD) grown Al2O3 waveguides application in silicon based photonics has been considered. Al2O3 was grown using ALD technique. Different samples were grown using different growth recipes and optimal growth parameters were determined for active and passive optical waveguides. Ellipsometer was used to determine of sample thicknesses and refractive index. X-ray Diffraction (XRD) was used in order to confirm the amorphous structure of the grown samples. Moreover, complementary approach to determine the bond structures in the layers was implemented using both Micro-Raman and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) was used to determine the percentages of constituting elements in the Al2O3 layers. After the characterization process, ridge type single mode polarization independent optical waveguides were designed using beam propagation method. Finally, Al2O3-based planar waveguide was realized and optical propagation had been demonstrated.

Bu tezde silisyum tabanlı fotonik uygulamalarında Atomik Katman Kaplama (AKK-ALD) ile büyütülmüş Al2O3 dalga kılavuzlarının tasarım ve gerçeklemesi ele alınmıştır. Al2O3 büyütme işlemi ALD kullanılarak yapılmıştır. Farklı büyütme koşulları incelenerek aktif ve pasif dalga kılavuzlarının silikon temelli fotonik uygulamalarındaki en uygun büyütme koşulları belirlenmiştir. Büyütülen örneklerin ellipsometre ile kalınlıkları ve kırılma indisleri ölçülmüştür. X-ışını Kırınımı (XRD) yöntemi kullanılarak amorf yapıya sahip olduğu ortaya konulmuştur. Buna ek olarak, Mikro-Raman Spektroskopisi ve Fourier Dönüşüm Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) kullanılarak katmanlar içerisindeki maddelerin ve bağ yapıları belirlenmiştir. X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) kullanılarak yapı içerisinde yer alan elementlerin yüzde oranlarını belirlenmiştir. Karakterizasyon işlemlerinden sonra, polarizasyondan bağımsız tek modu destekleyen Al2O3 temelli çatı tip optik dalga kılavuzunun tasarım işlemi yapılmıştır. Son olarak, Al2O3 temelli düzlemsel dalga kılavuzu kullanarak optik kayıplar hakkında bir fikir edinilmiştir.