中國網/中國成長門戶網訊 2024年5月8日，中國迷信院上海微體系與信息技巧研討所（以下簡稱上海微體系所）的研討員歐欣團隊在鉭酸鋰異質集成晶圓及高機能光子芯片制備範疇獲得衝破性停頓，相干結果以《可批量制造的鉭酸鋰集成光子芯片》為題，頒發于國際學術期刊《天然》。
據清楚，跟著全球集成電路財產成長進進“后摩爾時期”，集成電路芯片機能晉陞的難度和本錢越來越高，人們急切尋覓新的技巧計劃。以硅光技巧和薄膜鈮酸鋰光子技巧為代表的集成光電技巧是應對此瓶頸題目的推翻性技巧。此中，鈮酸鋰有“光學硅”之稱，近年間遭到了普遍追蹤關心。與鈮酸鋰相似，歐欣團隊與一起配合者研討證實單晶鉭酸鋰薄膜異樣具有優良的電光轉換特徵，且在雙折射、通明窗口范圍、抗光折變、頻率梳發生等方面比擬鈮酸鋰更具上風。此外，硅基鉭酸鋰異質晶圓（LTOI）的制備工藝與盡緣體上的硅（SOI）加倍接近，是以鉭酸鋰薄膜可完成低本錢和範圍化制造，具有極高的利用價值。
（a）硅基鉭酸鋰異質晶圓（b）薄膜鉭酸鋰光學波導制備工藝及波導的掃描透鏡顯微鏡（SEM）
歐欣團隊采用基于“全能離子刀”的異質集成技巧，經由過程氫離子注進聯合晶圓鍵合的方式，制備了高東西的品質硅基鉭酸鋰單晶薄膜異質晶圓。進一個步驟，與一起配合團隊結合開闢了超低損耗鉭酸鋰光子器件微納加工方式，包養行情對應器件的光學損耗下降至5.6 dB m-1（低于其他團隊報道的包養晶圓級鈮酸鋰波導的最低損耗值）包養。聯合晶圓級流片工藝，研討職員摸索了鉭酸鋰資料內低雙折射對于形式穿插的有用克制，并驗證了可以利用于全部通訊波段的鉭酸鋰光子微腔諧振器。鉭酸鋰光子芯片不只展示出與鈮酸鋰薄膜相當的電光調制效力，同時基于鉭酸鋰光子包養芯片，研討團隊初次在X切型電光平臺中勝利發生了孤子光學頻率梳，聯合其電光可調諧性質，無望在激光雷達、緊密丈量等方面完成利用。值得一提的是，今朝研討團隊已率先攻關8英寸晶圓制備技巧，為更年夜範圍的國產光電集成芯片和變動位置終端射頻濾波器芯片的成長奠基了焦點資料基本。
歐欣研討員先容：“相較于薄膜鈮酸鋰，薄膜鉭酸鋰更易制備，且制備效力更高。同時，鉭酸鋰薄膜具有更寬的通明窗口、強電光調制、弱雙折射、更強的抗光折變特徵，這種後天的資料上風極年夜地擴大了鉭酸鋰平臺的光學design不受拘束度。”
8英寸硅基薄膜鉭酸鋰晶圓制備
鉭酸鋰光子芯片所展示出的極低光學損耗、高效電光轉換和孤子頻率梳發生等特徵無望為衝破通訊範疇速率、功耗、頻率和帶寬四年夜瓶頸題目供給處理計劃，并在高溫量子、光盤算、光通訊等範疇催生反動性技巧。據悉，該團隊孵化的上海新硅聚合半導體無限公司曾經具有異質晶圓量產才能，并在國際上率先開闢出8英寸異質集成資料技巧，為更年夜範圍的國產光學和射頻芯片的成長奠基了焦點資料基本。
近十年來，上海微體系所歐欣研討員所率領的異質集成團隊集中衝破高品德單晶薄膜制備及異質集成個性技巧，同時重點布局基于異質集成資料的5G/6G高頻聲學射頻濾波器、高速集成光子器件及高功率電子器包養件技巧。異質集成團隊孵化的上海新硅聚合半導體無限公司正全力推進異質集成資料要害技巧的工程化和財產化，為國際相干範疇完成自立立異成長奠基了焦點異質資料基本。
據悉，本任務的第一完成單元為上海微體系所，第一作者為上海微體系所王成立（現為瑞士洛桑聯邦理工學院博士后），上海微體系所歐欣研討員和瑞士洛桑聯邦理工學院Tobias J. Kippenberg傳授為通信作者。