新華社上海5月9日電（記者董雪、張泉）光子芯片是未來信息產業(yè)的重要基礎，業(yè)界一直在尋找可規(guī)模制造光子芯片的優(yōu)勢材料。中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所研究員歐欣領銜的團隊在該領域取得突破性進展，他們開發(fā)出鉭酸鋰異質集成晶圓，并成功用其制作高性能光子芯片。該成果5月8日發(fā)表于國際學術期刊《自然》。
歐欣介紹，不同于電子芯片以電流為信息載體，光子芯片以光波為信息載體，能實現低功耗、高帶寬、低時延的效果。不過，現階段的光子芯片受限于材料和技術，面臨效率較低、功能單一、成本較高等挑戰(zhàn)。
歐欣（前排右一）團隊在實驗室。新華社記者董雪 攝
類似于電子芯片將電路刻在硅晶圓上，團隊將光子芯片的光波導刻在鉭酸鋰異質集成晶圓上。該集成晶圓是由“硅-二氧化硅-鉭酸鋰”組成的“三明治”結構，其關鍵在于最上層薄約600納米的高質量單晶鉭酸鋰薄膜及該薄膜與二氧化硅形成的界面質量。
成功制作該薄膜得益于團隊的“絕活”——“萬能離子刀”異質集成技術?！拔覀冊阢g酸鋰材料表面下約600納米的位置注入離子，就像埋入了一批精準的‘炸彈’，可以‘削’下一層納米厚度的單晶薄膜?！眻F隊研究人員、文章第一作者王成立說，這樣制備出的鉭酸鋰薄膜與硅襯底結合起來，就形成了鉭酸鋰異質集成晶圓。
鉭酸鋰薄膜有優(yōu)異的電光轉換特性，可規(guī)?；圃?，應用價值極高。“相較于被廣泛看好的潛在光子芯片材料鈮酸鋰，鉭酸鋰薄膜制備效率更高、難度更低、成本更低，同時具有強電光調制、弱雙折射、更寬的透明窗口、更強的抗光折變等特性，極大擴展了光學設計自由度。”歐欣說。
歐欣團隊與瑞士洛桑聯邦理工學院托比亞斯·基彭貝格(Tobias Kippenberg)團隊進一步開發(fā)了超低損耗鉭酸鋰光子芯片微納加工方法。同時，基于鉭酸鋰光子芯片，團隊首次在X切型電光平臺中成功產生了孤子光學頻率梳，結合其電光可調諧性質，有望在激光雷達、精密測量等方面實現應用。
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