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2024-05-10
可批量制造！我國高性能光子芯片領(lǐng)域取得突破
隨著集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展進入“后摩爾時代”，集成電路芯片性能提升的難度和成本越來越高，人們迫切需要尋找新的技術(shù)方案。近日，中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所科研團隊在鉭酸鋰異質(zhì)集成晶圓及高性能光子芯片領(lǐng)域取得突破性進展，成功開發(fā)出可批量制造的新型“光學硅”芯片。相關(guān)研究成果8日在線發(fā)表于《自然》雜志。
當前，以硅光技術(shù)和薄膜鈮酸鋰光子技術(shù)為代表的集成光電技術(shù)是應(yīng)對集成電路芯片性能提升瓶頸問題的顛覆性技術(shù)。其中，鈮酸鋰有“光學硅”之稱，近年間受到廣泛關(guān)注，哈佛大學等國外研究機構(gòu)甚至提出了仿照“硅谷”模式來建設(shè)新一代“鈮酸鋰谷”的方案。
“與鈮酸鋰類似，鉭酸鋰也可以被稱為‘光學硅’， 我們與合作者研究證明，單晶鉭酸鋰薄膜同樣具有優(yōu)異的電光轉(zhuǎn)換特性，甚至在某些方面比鈮酸鋰更具優(yōu)勢。”論文共同通訊作者、中國科學院上海微系統(tǒng)所研究員歐欣說，更重要的是，硅基鉭酸鋰異質(zhì)晶圓的制備工藝與絕緣體上硅晶圓制備工藝更加接近，因此鉭酸鋰薄膜可實現(xiàn)低成本和規(guī)?；圃?，具有極高的應(yīng)用價值。
此次，科研團隊采用基于“萬能離子刀”的異質(zhì)集成技術(shù)，通過離子注入結(jié)合晶圓鍵合的方法，制備了高質(zhì)量硅基鉭酸鋰單晶薄膜異質(zhì)晶圓；同時，與合作團隊聯(lián)合開發(fā)了超低損耗鉭酸鋰光子器件微納加工方法，成功制備出鉭酸鋰光子芯片。
我們表示，鉭酸鋰光子芯片展現(xiàn)出極低光學損耗、高效電光轉(zhuǎn)換等特性，有望為突破通信領(lǐng)域速度、功耗、頻率和帶寬四大瓶頸問題提供解決方案，并在低溫量子、光計算、光通信等領(lǐng)域催生革命性技術(shù)。
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