中國科學院上海微系統與信息技術研究所的歐欣團隊與瑞士洛桑聯邦理工學院的Tobias
Kippenberg團隊合作,成功開發出一種新型的「光學硅」芯片,即鉭酸鋰集成光芯片,共同揭開了光芯片技術的新篇章。他們研發的新型“光學硅”芯片——鉭酸鋰集成光芯片,以其卓越的性能,如低時延、高頻寬、低功耗等特點,為光芯片技術的未來描繪了一幅光明圖景。
這一突破性的研究成果,已于五月八日在《Nature》雜志上公之于眾,不僅彰顯了鉭酸鋰材料在光芯片領域的巨大潛力,也為下一代光電集成芯片的生產指明了一條切實可行的技術路徑。
鉭酸鋰,這種無機晶體材料,以其卓越的壓電、鐵電、光電和非線性光學特性,成為了此次研究的核心。研發團隊巧妙地將光波導雕刻在由「硅-二氧化硅-鉭酸鋰」構成的硅基鉭酸鋰異質晶圓上,這一過程與傳統電子芯片的制造工藝如出一轍。
關鍵在于鉭酸鋰單晶薄膜的精確厚度和薄膜與二氧化硅之間界面的品質。歐欣團隊運用「萬能離子刀」異質集成技術,成功打造出高品質的硅基鉭酸鋰單晶薄膜異質晶圓,并顯著提高了制備效率。
更令人振奮的是,歐欣團隊的技術突破使得器件的光學損耗降至五點六dB/m,這一數值低于其他團隊已報道的晶圓級鈮酸鋰波導的最低損耗值。這種超低損耗鉭酸鋰光子器件微納加工技術的開發,為光芯片的大規模生產提供了堅實的技術支撐。目前,歐欣教授及其團隊已經成功完成了八英寸晶圓的制備。
自芯片技術問世以來,全球芯片產業歷經多次技術革命,芯片性能的飛躍和應用領域的拓展,使得芯片性能的提升與制造成本的控制成為了行業面臨的重大挑戰。在這一背景下,新型集成光電技術,如鈮酸鋰光子技術和硅光技術,以及新型半導體材料如鈮酸鋰和鉭酸鋰的涌現,為光通信、光計算、光存儲等領域的發展注入了新的活力。
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