Измерение эффективного электрооптического коэффициента тонких пленок из диоксида цирконата свинца, изготовленных при низких температурах
DOI:
https://doi.org/10.53002/092Ключевые слова:
титанатная пленка с цирконатом свинца, низкая температура, совместимость с CMOS, электрооптический коэффициент.Аннотация
Разработка электрооптических (EO) модуляторов на основе цирконат-титаната свинца (PZT) имеет решающее значение для интегрированной фотоники. Высокая температура отжига, необходимая для обработки тонких пленок PZT, ограничивает их совместимость с современной технологией дополнительного металлооксидного полупроводника (CMOS). В этой работе на подложках SiO2/Si были изготовлены высококачественные пленки PZT при температуре отжига ниже 450 °C. Фильмы PZT показали предпочтительную (100) ориентацию и были ровными и без трещин. Основываясь на низкотемпературных пленках PZT, мы впоследствии спроектировали и разработали волновой модулятор интерферометра Мах-Зехдера (MZI). Измеренное полуволновое напряжение (Vπ) было 4,8 В на длине волны 1550 нм, что соответствует коэффициенту EO в таком устройстве, как 66 pm/V, что указывает на потенциальное использование в оптических устройствах. Результаты, представленные в этой работе, открывают большие перспективы для интеграции тонких пленок PZT с другими сложными системами.
Библиографические ссылки
Thomaschewski, M.; Bozhevolnyi, S.I. Pockels modulation in integrated nanophotonics. Appl. Phys. Rev. 2022, 9, 021311.
Kieninger, C.; Kutuvantavida, Y.; Elder, D.L.; Wolf, S.; Zwickel, H.; Blaicher, M.; Kemal, J.N.; Lauermann, M.; Randel, S.; Freude, W.; et al. Ultra-high electro-optic activity demonstrated in a silicon-organic hybrid modulator. Optica 2018, 5, 739–748.
Hamze, A.K.; Reynaud, M.; Geler-Kremer, J.; Demkov, A.A. Design rules for strong electro-optic materials. NPJ Comput. Mater. 2020, 6, 130.
Vazimali, M.G.; Fathpour, S. Applications of thin-film lithium niobate in nonlinear integrated photonics. Adv. Photon. 2022, 4, 034001.
Qi, Y.; Li, Y. Integrated lithium niobate photonics. Nanophotonics 2020, 9, 1287–1320.
Alexander, K.; George, J.P.; Verbist, J.; Neyts, K.; Kuyken, B.; Thourhout, D.V.; Beeckman, J. Nanophotonic Pockels modulators on a silicon nitride platform. Nat. Commun. 2018, 9, 3444.
Izyumskaya, N.; Alivov, Y.I.; Cho, S.J.; Morkoç, H.; Lee, H.; Kang, Y.S. Processing, Structure, Properties, and Applications of PZT Thin Films. Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 2007, 32, 111–202.
Picavet, E.; Geest, K.D.; Lievens, E.; Rijckaert, H.; Vandekerckhove, T.; Solano, E.; Deduytsche, D.; Van Bossele, L.; Van Thourhout, D.; De Buysser, K.; et al. Solution-Processed Pb(Zr, Ti)O3 Thin Films with Strong Remnant Pockels Coefficient. ACS Appl. Mater. Interfaces 2024, 16, 41134–41144.
George, J.P.; Smet, P.F.; Botterman, J.; Bliznuk, V.; Woestenborghs, W.; Thourhout, D.V.; Neyts, K.; Beeckman, J. Lanthanide-Assisted Deposition of Strongly Electro-optic PZT Thin Films on Silicon: Toward Integrated Active Nanophotonic Devices. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 13350.
Zhu, M.; Zhang, H.; Dua, Z.; Liu, C. Structural insight into the optical and electro-optic properties of lead zirconate titanate for high-performance photonic devices. Ceram. Int. 2019, 45, 22324–22330.
Bassiri-Gharb, N.; Bastani, Y.; Bernal, A. Chemical solution growth of ferroelectric oxide thin films and nanostructures. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 2125–2140.
Dey, S.K.; Budd, K.D.; Payne, D.A. Thin-film ferroelectrics of PZT of sol-gel processing. IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 1988, 35, 80–81.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 Н.С. Михайлов
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
