掺铝氮化硅/硅氮化物集成光子电路
光学
2025-08-04 v1 材料科学
摘要
掺铱氮化铝已近期成为量子光子集成电路(PIC)的有前景材料，由于其独特的强二阶非线性、铁电性、压电性以及与CMOS兼容性的组合。然而，迄今为止报道的光学损耗相对较高——通常高于2.4 dB/cm——仍是限制其在低损耗PIC中广泛应用的关键挑战。本文提出一种单片集成的Si₃N₄-ScAlN波导平台，克服了这一限制。通过在保持底层ScAlN层功能特性的同时将光束限制在刻蚀Si₃N₄波导中，我们实现了固有品质因子Q_i = 3.35 × 10^5，对应传播损耗为1.03 dB/cm，与商业单模硅基绝缘绝缘体(SOI)波导相当。这种混合架构实现了低损耗且可扩展的制造，同时保留了ScAlN所提供的高级功能，如铁电性和压电性。我们的结果为基于ScAlN的PIC开辟了新的道路，潜在应用包括CMOS兼容平台上的高速光通信、调制、传感、非线性光学和量子光学。
引用
@article{arxiv.2508.00314,
title = {Hybrid Scandium Aluminum Nitride/Silicon Nitride Integrated Photonic Circuits},
author = {Jiangnan Liu and Shuai Liu and Abdur-Raheem Al-Hallak and Huabin Yu and Zhengwei Ye and Yuheng Zhang and Zheshen Zhang and Zetian Mi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.00314},
year = {2025}
}