在GaN-on-sapphire光子集成电路中的极化独立格子

科学领域:

• 光子学和光学工程 光子学和光学工程
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 半导体设备物理 半导体设备物理

背景情况:

• 酸在蓝宝石上 (GaN-on-sapphire) 是光子集成电路的一个有前途的平台.
• 以前的GaN-on-sapphire光子设备面临着光学损失和集成复杂性的挑战.
• 高电子移动性晶体管 (HEMT) 堆与二维电子气体 (2DEG) 的集成提供了独特的电子和光学性能.

研究的目的:

• 在GaN-on-sapphire平台上实现和描述关键的集成光子组件.
• 为了证明极化不敏感的网格合器,单模波导和环共振器的性能.
• 在GaN-on-sapphire中建立低损耗光子电路的新基准,特别是使用HEMT堆.

主要方法:

• 制造光子设备,包括网格合器,波导和环共振器在GaN-on-sapphire HEMT堆上.
• 综合材料特性,以评估GaN和2DEG层的性能.
• 设备模拟和实验测量以确定光学性能指标,如合效率和波导损失.

主要成果:

• 实现了 -5.2 dB/合器的网格合器效率,带宽为 40 nm 的 1 dB,带宽为 80 nm 的 3 dB.
• 测量了单模波导损失为-6dB/cm,代表了迄今为止对GaN-on-sapphire光子电路报告的最低损失.
• 成功演示了在GaN HEMT堆上制造的集成光子设备,使用2DEG.

结论:

• 开发的GaN-on-sapphire光子设备表现出最先进的性能,特别是在低光学损失方面.
• 这项工作验证了GaN-on-sapphire HEMT平台在先进的集成光子学方面的潜力.
• 这些发现为芯片上的光学处理开辟了道路,包括线性和非线性光学应用.