基于ITO的微加热器实现相变材料的可逆多级开关：迈向微型化超越二进制的可重构集成光子学
应用物理
2021-07-07 v2 光学
摘要
诱导大的折射率变化是可重构光子结构的圣杯，这一目标长期驱动着新光学材料平台的发现。近年来，Ge-Sb-Te（GST）基相变材料（PCMs）在非晶态与晶态之间前所未有的大折射率对比，引起了可重构集成纳米光子学的巨大关注。在此，我们引入一种微加热器平台，其采用光学透明且导电的氧化铟锡（ITO）桥，用于GST相在晶态与非晶态之间快速且可逆的电学开关。通过对ITO微加热器施加适当分配的电脉冲，我们展示了该平台可将几乎任意中间晶态记录到集成于所设计微加热器之上的GST薄膜中。更重要的是，我们展示了GST相在非晶态与晶态之间完全可逆。为展示该混合GST/ITO平台用于微型化集成纳米光子结构的可行性，我们将所设计的微加热器集成到马赫-曾德尔干涉仪的臂中，实现了电可重构光学移相器，其 footprint 比现有集成光子架构小数个数量级。我们展示，利用一个潜在可小于单波长尺寸的结构，光学信号的相位可在多个中间态中逐渐偏移。我们相信，我们的研究展示了利用混合PCM-光子器件中光学功能的超越二进制重构，形成一类全新微型化可重构集成纳米光子学的可能性。
引用
@article{arxiv.2003.04097,
title = {ITO-Based Microheaters for Reversible Multi-Stage Switching of Phase-Change Materials: Towards Miniaturized Beyond-Binary Reconfigurable Integrated Photonics},
author = {Hossein Taghinejad and Sajjad Abdollahramezani and Ali A. Eftekhar and Tianren Fan and Amir H. Hosseinnia and Omid Hemmatyar and Ali Eshaghian Dorche and Alexander Gallmon and Ali Adibi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.04097},
year = {2021}
}