Illustrazione della generazione di pettini 4H-SiC e Kerr a cristallo singolo. Credito:Luce:scienza e applicazioni
I ricercatori guidati da Ou Xin dello Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology (SIMIT) dell'Accademia cinese delle scienze hanno recentemente esaminato in modo completo le pietre miliari e le sfide nell'ottica integrata a base di carburo di silicio (SiC). Questa recensione è stata pubblicata in Recensioni di fisica applicata .
Si prevede che i circuiti integrati fotonici (PIC) risolveranno due colli di bottiglia della larghezza di banda di trasmissione e della velocità di elaborazione nella tecnologia dell'informazione. Tuttavia, la tradizionale fotonica del silicio non può realizzare tutte le funzioni richieste dalla società dell'informazione. Come supplementi, piattaforme come LiNbO3 , Si3 N4 , ecc. vengono esplorati. In particolare, SiC, beneficiato del suo alto indice di rifrazione, ampia finestra di trasparenza, alto coefficiente non lineare, compatibilità con semiconduttori di ossido di metallo complementare (CMOS), ecc., è accettato come una piattaforma promettente per i PIC.
In ottica non lineare, Q ultra alto (valore massimo 7,1×10 6 ) Negli ultimi tre anni sono stati successivamente dimostrati risonatori ottici SiC, microcomb di frequenza Kerr a copertura di ottava e microcomb di frequenza Kerr solitoni a temperatura criogenica. In elettro-ottica, è stato dimostrato un modulatore elettro-ottico basato su microring basato su CMOS che opera ad alta densità ottica. Il SiC riceve anche molta attenzione nell'ottica quantistica. Può ospitare un difetto di spin singolo con emissione brillante e tempo di coerenza di spin lungo. Sono stati rispettivamente realizzati la manipolazione coerente dello spin di divadenza singola in 4H-SiC e l'accoppiamento efficiente della vacanza di silicio (SiV) a risonatori (micro-pilastri o PhC) in 4H-SiCOI. Inoltre, un sito reticolare cubico SiV (V2) generato da He + l'impianto è stato integrato nella guida d'onda senza deterioramento delle proprietà intrinseche di spin-ottica.
È chiaro che la fotonica SiC è attualmente in piena espansione con enormi opportunità ma anche sfide, soprattutto nella preparazione di carburo di silicio su isolante (SiCOI) di alta qualità.
Il gruppo di Ou di SIMIT ha condotto una ricerca sistematica sulla fotonica integrata basata su SiCOI. Nel 2019, hanno fabbricato 4H-SiCOI da 4 pollici di elevata uniformità per l'ottica integrata mediante tecnologia di taglio ionico e hanno generato un difetto di rotazione controllato coerente a temperatura ambiente nel 4H-SiC di H + impianto.
Successivamente, è stato fabbricato un risonatore SiC mediante il metodo di lucidatura chimico-meccanica assistita da laser a femtosecondi e il fattore di qualità ottica è stato misurato in 7,1×10 6 , che è il valore più alto nella fotonica SiC finora.
Grazie al Q ultraelevato, sono stati raggiunti la conversione di frequenza a banda larga, il laser Raman in cascata e la frequenza Kerr a larghezza di banda larga. Nel 2022, il chip fotonico 4H-SiC è stato integrato con sorgenti di fotoni singoli basate su punti quantici InGaAs mediante la tecnica pick-and-place.
Progettando accoppiatori verticali a doppio strato e interferometri multimodali 1 × 2 con un rapporto di divisione della potenza di 50:50, sono stati realizzati la generazione e il routing altamente efficiente dell'emissione di un singolo fotone nel chip fotonico quantistico ibrido.
Il gruppo ha recentemente mirato a fabbricare 4H-SiCOI con una bassa perdita ottica e a facilitare la fotonica SiC non lineare e quantistica integrata, in particolare i pettini Kerr a banda larga a frequenza solitonica larga.
In combinazione con i progressi dell'ottica non lineare e quantistica SiC, ci si può aspettare una prospettiva più ampia per l'ottica integrata SiC. Lo sviluppo di 4H-SiCOI a basso costo, su scala wafer e di alta qualità guiderà lo sviluppo dell'ottica non lineare e quantistica e persino dei dispositivi di potenza e radiofrequenza SiC. + Esplora ulteriormente
