【產(chǎn)通社，5月13日訊】中國科學院（Chinese Academy of Sciences）官網(wǎng)消息，中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員歐欣團隊在鉭酸鋰異質(zhì)集成晶圓及高性能光子芯片制備領(lǐng)域取得突破性進展。相關(guān)研究成果以《可批量制造的鉭酸鋰集成光子芯片》（Lithium tantalate photonic integrated circuits for volume manufacturing）為題，發(fā)表在《自然》（Nature）上。

隨著全球集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展進入“后摩爾時代”，集成電路芯片性能提升的難度和成本越來越高，人們迫切尋找新的技術(shù)方案。以硅光技術(shù)和薄膜鈮酸鋰光子技術(shù)為代表的集成光電技術(shù)可以應對這一問題。其中，鈮酸鋰有“光學硅”之稱，近年來備受關(guān)注。

與鈮酸鋰類似，歐欣團隊與合作者證明單晶鉭酸鋰薄膜同樣具有優(yōu)異的電光轉(zhuǎn)換特性，在雙折射、透明窗口范圍、抗光折變、頻率梳產(chǎn)生等方面比鈮酸鋰更具優(yōu)勢。此外，硅基鉭酸鋰異質(zhì)晶圓的制備工藝與絕緣體上的硅更接近，因此鉭酸鋰薄膜可實現(xiàn)低成本和規(guī)模化制造，具有應用價值。

歐欣團隊采用基于“萬能離子刀”的異質(zhì)集成技術(shù)，通過氫離子注入結(jié)合晶圓鍵合的方法，制備了高質(zhì)量硅基鉭酸鋰單晶薄膜異質(zhì)晶圓。進一步，合作團隊開發(fā)了超低損耗鉭酸鋰光子器件微納加工方法，使對應器件的光學損耗降低至5.6 dB m-1，這低于其他團隊報道的晶圓級鈮酸鋰波導的最低損耗值。該研究結(jié)合晶圓級流片工藝，探討了鉭酸鋰材料內(nèi)低雙折射對于模式交叉的有效抑制，并驗證了可以應用于整個通信波段的鉭酸鋰光子微腔諧振器。鉭酸鋰光子芯片展現(xiàn)出與鈮酸鋰薄膜相當?shù)碾姽庹{(diào)制效率；同時，基于鉭酸鋰光子芯片，該研究首次在X切型電光平臺中產(chǎn)生了孤子光學頻率梳，結(jié)合電光可調(diào)諧性質(zhì)，有望在激光雷達和精密測量等方面實現(xiàn)應用。

歐欣介紹：“相較于薄膜鈮酸鋰，薄膜鉭酸鋰更易制備，且制備效率更高。同時，鉭酸鋰薄膜具有更寬的透明窗口、強電光調(diào)制、弱雙折射、更強的抗光折變特性，這種先天的材料優(yōu)勢擴展了鉭酸鋰平臺的光學設計自由度�！�

當前，該研究已攻關(guān)8英寸晶圓制備技術(shù)，為更大規(guī)模的國產(chǎn)光電集成芯片和移動終端射頻濾波器芯片的發(fā)展奠定了材料基礎。

上述成果的第一完成單位為上海微系統(tǒng)所。該工作由上海微系統(tǒng)所和瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院合作完成。查詢進一步信息，請訪問官方網(wǎng)站http://www.cas.cn/syky/202405/t20240508_5013942.shtml，以及https://www.nature.com/articles/s41586-024-07369-1。（張嘉汐，產(chǎn)通發(fā)布）    （完）