高应力 Si3N4 反射膜单片集成于腔体 Bragg 镜
光学
2026-03-04 v1 介观与纳米尺度物理
材料科学
应用物理
量子物理
摘要
高应力硅氮化物（Si3N4）膜代表了腔体光学力学的前沿技术，具有超低耗散、光学透明性以及与 wafer 级纳米制造的完全兼容性。然而，其集成到高 finesse光学腔体中仍然困难，通常需要键合或对准敏感的装配，限制了可扩展性和长期稳定性。本文引入一种单片、wafer 级集成策略，直接在高应力 Si3N4 光子晶体膜上方悬挂，位于热力学兼容的 SiN/SiO2 分布式 Bragg 反射器（DBR）之上，这些反射器能够承受实现 Si3N4 质分数生长所需的高温。无缺陷的非晶硅牺牲层和无黏附的等离子体 undercut 结果，形成亚微米间隙的垂直耦合腔体，释放后即可在秒级内形成自对准腔体。由于其内在拉伸应力，悬挂膜 exhibits 原子级沉降，确保近似理想的腔体平行度和长期稳定性。光学反射率测量显示，腔体 finesse 可达800以上，镜像之间间隙为纳米尺度。机械退火测量显示 Q 值超过 10^5，表明 DBR 集成保留了高应力 Si3N4 的低耗散特性。这表明该集成工艺保留了材料的卓越耗散稀释特性，支持对文献中报道的高-Q 纳米力学结构的直接扩展。所得 Si3N4-DBR 平台统一了光学与机械相干性，同时具备高制造良率和设计灵活性，为精密感测和量子光子学中的可扩展光学力学器件提供了可能。
引用
@article{arxiv.2603.02490,
title = {High-Stress Si3N4 Reflective Membranes Monolithically Integrated with Cavity Bragg Mirrors},
author = {Megha Khokhar and Lucas Norder and Paolo M. Sberna and Richard A. Norte},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.02490},
year = {2026}
}