晶体离子切割BaTiO$_3$薄膜的结构与光学特性
材料科学
2025-08-11 v1 光学
摘要
钡钛酸铌 (BaTiO) 因其强电光效应和二阶非线性特性而是集成光子学中的理想材料。晶体离子切割 (CIS) 提出了一种可规模化且兼容CMOS工艺的薄膜制备途径；然而，离子植入在CIS过程中引入晶格损伤，可能降低结构和光学性能。本研究证明，后处理热 Annealing 能有效恢复CIS工艺处理的BaTiO片的结构完整性和光学质量。拉曼光谱表明晶体性得以恢复，二次谐波发生 (SHG) 显微镜揭示了铁电域的系统性再取向以及相关二阶非线性电导率张量 的恢复。值得注意的是，即使在拉曼信号较弱的区域，SHG信号仍然存在，这表明尽管局部晶格被破坏，铁电长程有序性仍可存续。光学测量结果表明，经Annealing处理的CIS片的线性色散特性与BaTiO块体材料相符，验证了其在光子集成方面的适用性。综上所述，CIS技术结合热处理，构成了制备高品质BaTiO - on - insulator (BTOI)平台的可行且可规模化的制造策略，为调制、频率转换和量子光学中的高级集成光子器件提供了技术支持。
引用
@article{arxiv.2508.05874,
title = {Structural and Optical Properties of Crystal Ion Sliced BaTiO$_3$ Thin Films},
author = {Hossein Esfandiar and Fatemeh Abtahi and Trevor G. Vrckovnik and G. Quyet Ngo and Rene Heller and Ulrich Kentsch and Fabian Ganss and Stefan Facsko and Uta Lucchesi and Stephan Winnerl and Falk Eilenberger and Dennis Arslan and Sebastian W. Schmitt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.05874},
year = {2025}
}