喷射AlN缓冲层用于低损失的晶体AlN-on-Sapphire集成光子学
Samuele Brunetta1, Samantha Sbarra2, Brandon Shuen Yi Loke2
1Laboratory of Advanced Semiconductors for Photonics and Electronics, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Lausanne CH-1015, Switzerland.
ACS photonics
|March 9, 2026
概括
化 (AlN) 集成光子学研究表明空隙增加传播损失. 引入缓冲层可以创建无空的AlN,显著减少先进光子设备的损失.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 光子学 是一个光子学.
- 光电学是指光电子产品.
背景情况:
- 化 (AlN) 是集成光子学的一个有前途的材料,因为它的光学损失低和非线性特性.
- 当前的研究往往忽视了材料优化,而是专注于应用,阻碍了技术成熟.
研究的目的:
- 为了研究晶体AlN-on-sapphire epilayers中空隙对光子结构的有害影响.
- 开发一种创建无空隙AlN层的方法,以提高光子设备的性能.
主要方法:
- 有限差异时间域 (FDTD) 模拟以量化空隙相关的散射损失.
- 带有喷射的AlN缓冲层的AlN的表轴生长.
- 微环共振器和分散工程波导的制造和表征.
主要成果:
- 在AlN epilayers中的空隙导致1550 nm的传播损失超过30 dB cm-1.
- 使用缓冲层实现的无空隙AlN层表现出高达2.0×106的质量因子 (损失<0.2 dB cm-1).
- 没有空隙的AlN证明了高功率的非线性,包括二次和超连续生成.
结论:
- 空隙显著降低了AlN光子设备的性能,特别是分散损失取决于空隙大小和密度.
- 一个喷射的AlN缓冲层有效地消除空隙,使超低损失的AlN光子集成电路成为可能.
- 改进的AlN层非常适合可见光子和紫外线光子,在那里散射损失更为关键.
