硅氮化物与非晶硅碳化物光子器件的异构集成
光学
2025-07-15 v1 应用物理
摘要
非晶硅碳化物(a-SiC)作为集成光子学应用的有力候选材料，因其高折射率、高光学质量、高热光系数以及强第三阶非线性而备受青睐。此外，a-SiC可通过符合CMOS标准的化学气相沉积(CVD)技术轻松沉积，实现对任意基底上薄膜厚度的精确控制和材料性质的可调节。硅氮化物(SiN)是一种工业上成熟且成熟的平台，具有超低传播损耗，但由于最小弯曲半径较大且可调性受限，在高密度可重构光子学领域并不理想。本文将a-SiC与SiN光子器件单片集成，利用两者平台的优势，实现a-SiC/SiN异构集成，器件上互连损耗为0.32±0.10 dB，集成密度提升超过4444倍。通过在a-SiC上实现活性器件，我们实现了相对于SiN光子平台的27倍热光调谐效率。此外，a-SiC/SiN平台允许根据接口平台选择最优的纤芯-芯片耦合策略，SiN平台实现侧耦合，a-SiC平台实现 grating 耦合。该提出的a-SiC/SiN光子平台可促进可编程光子学、量子光子学以及非线性光学等多种应用的发展。
引用
@article{arxiv.2507.10312,
title = {Heterogeneous integration of silicon nitride and amorphous silicon carbide photonics},
author = {Zizheng Li and Bruno Lopez-Rodriguez and Naresh Sharma and Roald van der Kolk and Thomas Scholte and Harmen Smedes and R. Tufan Erdogan and Jin Chang and Hugo Voncken and Jun Gao and Ali W Elshaari and Simon Gröblacher and Iman Esmaeil Zadeh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.10312},
year = {2025}
}
备注
8 pages, 4 figures