集成铌酸锂光子器件技术的研究进展

张 涛，何 杰，胡少勤，许 昕，张玉蕾

(1.中国电子科技集团公司第二十六研究所，重庆 400060；2.中国电子科技集团公司第四十四研究所，重庆 400060)

0 引言

铌酸锂(LiNbO3，LN)晶体是一种集压电、铁电、声光、电光、光弹、光折变等性能于一体的人工合成多功能材料，其不仅具有稳定的化学性质，基本不与常见的强酸/强碱反应，且热稳定性好，即使在1 000 ℃以上也不会发生分解，是一种重要的、不断开辟新应用领域的无机非金属多功能晶体材料。LN晶体已广泛应用于微声声表面波(Micro-Acoustic SAW)器件、红外探测器、激光调制器、光通讯调制器、光学开关、光参量振荡器、集成光学元件、激光倍频器、自倍频激光器、光折变器件如高分辨的全息存储、光波导基片和光隔离器等方面，且在光子海量存储、光学集成等领域也有着广阔的应用前景，被誉为光电子时代的“光学硅”[1]。

采用LN单晶块材制作的传统LN光电器件，其体积大，难以实现硅基微系统集成。在器件向集成化、微型化发展的趋势下，为了实现光电器件的片上集成，迫切需求高质量 LN薄膜材料。采用传统方法生长的LN薄膜存在取向控制难，生长温度过高及锂(Li)挥发引起化学计量比偏析等技术难题[2]，导致制备的LN薄膜择优取向度差、缺陷密度高且薄膜为多晶薄膜，性能远低于单晶块材。近年来，为满足下一代光电器件在集成化、小型化发展趋势下对高品质 LN薄膜材料的迫切需求，采用离子注入技术和晶圆直接键合技术相结合的“Smart-Cut”薄膜转移制备工艺制备出绝缘体上LN单晶薄膜(LNOI)并获得了应用。……