异质集成硅基铌酸锂平台是发展多功能微电子芯片的物理载体，可广泛用于5G/6G通信射频滤波芯片、大模型时代下数据中心的光芯片、高性能铁电存储芯片和量子芯片。中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员欧欣团队在钽酸锂异质集成晶圆及高性能光子芯片制备领域取得突破性进展，他们挖掘了钽酸锂相较于铌酸锂在光电性能和批量制备方面的更大优势。相关成果5月8日发表于国际学术期刊《自然》。
随着全球集成电路产业发展进入后摩尔时代，集成电路芯片性能提升的难度和成本越来越高，而以硅光技术和薄膜铌酸锂光子技术为代表的集成光电技术，是应对此瓶颈问题的颠覆性技术。其中，铌酸锂有“光学硅”之称，近年受到了广泛关注。欧欣团队与合作者研究证明，与铌酸锂类似，单晶钽酸锂薄膜同样具有优异的电光转换特性。
“相较于薄膜铌酸锂，薄膜钽酸锂更易制备，且制备效率更高。同时，钽酸锂薄膜具有更宽的透明窗口、强电光调制、弱双折射、更强的抗光折变特性，这种先天的材料优势极大地扩展了钽酸锂平台的光学设计自由度。”欧欣表示。科研团队基于“万能离子刀”的异质集成技术，制备了高质量硅基钽酸锂单晶薄膜异质晶圆，并与合作团队联合开发了超低损耗钽酸锂光子器件微纳加工方法，对应器件的光学损耗低于其他团队报道的晶圆级铌酸锂波导的最低损耗值。
钽酸锂光子芯片不仅展现出与铌酸锂薄膜相当的电光调制效率，同时基于钽酸锂光子芯片，研究团队首次在X切型电光平台中成功产生了孤子光学频率梳，结合其电光可调谐性质，有望在激光雷达、精密测量等方面实现应用。
研究团队表示，钽酸锂光子芯片展现出的特性，有望为突破通信领域速度、功耗、频率和带宽四大瓶颈问题提供解决方案，并在低温量子、光计算、光通信等领域催生革命性技术。该团队孵化的企业已具备异质晶圆量产能力，并在国际上率先开发出8英寸异质集成材料技术，为更大规模的国产光学和射频芯片的发展奠定了核心材料基础。
来源：北京日报客户端