- 如何使得你的学术会议墙报好看又专 68
- 关于工程项目方向论文题目借鉴及期 62
- 香港书号出书是否容易呢?、 45
- 《中华普外科手术学杂志(电子版) 53
- 作者如何正确处理sci期刊审稿结 47
- 期刊文献中的DOI是什么意思? 167
- 论文查重超过了怎么去修改 53
- 探讨发表SCI论文的基本方法和步 44
- 探讨如何正确的看待SCI论文审稿 41
- 期刊论文查重率多少合格 42
- 第一次接触知网查重不熟悉?五个步 30
- 著作出版前何时加上作者的名字取决 49
- 浅析已经发到知网上的论文是否可以 64
- 如何去衡量学术会议的质量 56
- 期刊的分区情况是否对文章的影响因 49
- 中国社会学会方法研究会 20409
- 巨燈照明有限公司 20426
- 百奥泰国际会议有限公司 1375
- 华北电力大学 7395
- IAASE 1396
- 北京国家公安部 20387
- 江苏省医学会 20385
- 氢生物医学与老年慢病论坛暨中国医 22382
- 恒信通讯公司 20374
- 固体废物管理与技术国际会议 17398
- KLSD 20390
- 武汉雅森传媒有限公司 23369
- 中国互联网服务商联盟 17391
- 天津商业大学 22389
- 武汉海讯科技会务有限公司 17389
- HTRSHE 7379
- 同济大学经济与管理学院 23416
- 武汉csse主办方 1381
- 武汉青博盛学术服务有限公司 1404
- RH 7400
精仪系李杨课题组基于湿法刻蚀实现Q值近千万的铌酸锂微环腔的高效制备
2024/04/22
铌酸锂是一种电光系数和二阶非线性系数很高的铁电晶体,是现代电光器件的核心材料。绝缘体上铌酸锂薄膜(TFLNOI)使很多基于体材料铌酸锂的器件能被集成到芯片上,从而极大地缩小了器件的尺寸,并提升了器件的性能。其中微环腔是片上铌酸锂电光、非线性器件的核心结构,品质因子更高的微环腔容许信号光在其中绕行更多圈,从而实现更强的光场和更有效的电光或非线性光学变换(图1)。结合铌酸锂的优良光电特性和TFLNOI微环/波导的高品质因子,可以实现高性能的电光调制器、光量子信息器件 、非线性波长转换器、光频梳等器件。
图1. 环形谐振腔示意图(图片来源:北京大学肖云峰研究员课题组)
目前,在TFLNOI平台上实现大规模、高质量器件加工的主流方法是电感耦合等离子-反应离子刻蚀(ICP-RIE)。尽管ICP-RIE能实现本征品质因子高于一千万的微环,但其存在吞吐量有限、工艺参数不稳定等不足。此外,目前锂元素被认为是CMOS工艺中的污染元素,用于进行TFLNOI微纳加工的ICP-RIE设备需要“专材专用”,无法实现与现行CMOS工艺的设备兼容,提高了加工成本。
针对以上挑战,清华大学精密仪器系李杨副教授团队对TFLNOI的湿法刻蚀工艺进行了研究(图2)。基于由氨水和双氧水所组成的溶液,该团队分别在x切和z切TFLNOI上加工了波导和微环,并面向该溶液对x切和z切TFLNOI刻蚀的各向异性展开了系统的研究(图3)。该湿法刻蚀工艺不仅可以实现与ICP-RIE相媲美的加工质量,还具备工艺、器件性能上的独特优势。相关成果以“基于湿法刻蚀加工的高Q值薄膜铌酸锂微环”(High-Q thin film lithium niobate microrings fabricated with wet etching)为题发表在了《先进材料》(Advanced Materials)上,并被选为“编辑推荐”(Editor’s Choice)。
图2.TFLNOI湿法刻蚀工艺流程。PECVD:等离子体增强化学气相沉积;BOE:缓冲氧化物刻蚀液
图3. 湿法刻蚀后TFLNOI脊波导截面(未去除掩模)电镜图。(a)和(b)为x切TFLNOI上沿y和z轴方向的脊波导截面电镜图。(c)和(d)为z切TFLNOI上沿y和x轴方向的脊波导截面电镜图。
该成果具有一系列优势。首先,由于该湿法刻蚀所需的刻蚀剂——双氧水和氨水——非常容易得到,工艺所需条件非常容易保证,因此,该湿法刻蚀具有工艺简单、成本低且极易复现的优势。另外,由于湿法刻蚀可以同时处理多个晶圆,且对晶圆的大小几乎没有限制,本方法极大地提高了工艺的吞吐量。这些优势对TFLNOI器件的产业化具有重要意义。
其次,湿法刻蚀可实现高品质因子微环,并可实现任意的波导-微环的耦合状态。研究团队在z切TFLNOI上实现了本征品质因子高达9.27×106的微环(图4),该品质因子已达到国际一流水平。尽管湿法刻蚀具有横向刻蚀效应,但通过对耦合波导、微环、波导-微环的间距、刻蚀深度进行设计,可实现包括欠耦合、临界耦合和过耦合在内的任意波导-微环的耦合状态。
图4.z切TFLNOI上微环的TE0模式的(a)归一化透射谱和(b)1535-1545 nm之间的品质因子分布。QL:有载品质因子;Qint本征品质因子
另外,湿法刻蚀具有高刻蚀选择比,并可加工窄狭缝。由于该湿法刻蚀溶液几乎不会刻蚀二氧化硅,因此,利用二氧化硅掩模,该湿法刻蚀具有极高的刻蚀选择比。目前,商用TFLNOI的铌酸锂薄膜的厚度一般小于1微米。针对该厚度范围内的铌酸锂薄膜,该湿法刻蚀仅用100nm的二氧化硅作为掩模,即可实现任意厚度的刻蚀。由于所需的掩模层很薄,本方法对窄狭缝的加工也具有优势。
本论文的完成单位为清华大学精密仪器系、精密测试技术与仪器国家重点实验室,第一作者为精仪系2022级博士生庄荣津,通讯作者为李杨副教授。精仪系2020级博士生何金泽、2019级博士生祁一凡为本论文工作作出了重要贡献。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金和珠海市产学研项目的资助。该论文的成果已申请PCT国际发明专利。
文章来源清华大学新闻,分享只为学术交流,如涉及侵权问题请联系我们,我们将及时修改或删除。
北京大学人工智能研究院朱毅鑫课题组在增强过驱动无人机平台稳定性及安全性方向取得重要进展
中国科学院广州地球化学研究所在宇生放射性核素的地学应用方面取得新进展
清华大学 交叉信息院马雄峰研究组合作揭示设备无关量子密码协议安全性的测量互补性来源
清华大学 药学院钱锋课题组在单抗聚集动力学、溶液稳定性机制及高浓度单抗制剂应用开发中取得系列新进展
清华大学材料学院符汪洋、万春磊合作基于石墨烯边缘构建量子电容传感器
第四届计算机图形学、图像与虚拟化研究国际会议(ICCGIV 2024)(2024-05-17)
第九届机电控制技术与交通运输国际学术会议(ICECTT 2024)(2024-05-24)
2024年教育政策与实践研讨会(ICEPP 2024)(2024-05-24)
第三届机电一体化与机械工程国际会议(ICMME2024)(2024-05-24)
2024年电子器件、传感控制技术与光学机械工程国际学术会议(EDSCTOE 2024)(2024-05-25)
第十四届地质和地球物理学国际会议(ICGG 2024)(2024-05-31)
2024年食品工程与农业科学国际会议(ICFEAS 2024)(2024-06-02)
2024年第三届网络、通信与信息技术国际会议(CNCIT 2024)(2024-06-07)
第十届机械工程、材料和自动化技术国际会议(MMEAT 2024)(2024-06-21)
2024年先进机器人,自动化工程与机器学习国际会议(ARAEML 2024)(2024-06-28)
2024年力学、物理学与应用数学国际学术会议(ICMPAM 2024)(2024-5-21)
2024年新能源、智能控制与储能技术国际会议 (ICNEICE 2024)(2024-6-17)
2024年机械、建模与材料工程国际研讨会(ISMMME 2024)(2024-5-18)
2024年传感技术,无线通信与设计工程国际会议(STWCDE 2024)(2024-6-27)
2024年第六届计算机,软件工程应用国际会议 (CSEA 2024)(2024-10-25)
2024年神经网络、微电子与集成电路国际研讨会(NNMIC 2024)(2024-8-17)
2024年计算机科学与智能机器人国际学术会议(ICCSIR 2024)(2024-6-21)
2024年第14届教育、研究与创新国际会议(ICERI 2024)(2024-6-22)
2024年智能电网和能源互联网国际研讨会(ISSGEI 2024)(2024-6-23)
2024年第六届清洁能源与智能电网国际会议(CCESG 2024)(2024-12-16)