Интеграция ниобата лития и танталата лития для кремниевой фотоники
Одно из перспективных решений — гетерогенная интеграция новых материалов в кремниевые фотонные платформы. Это позволит создать электрооптические модуляторы и детекторы нового поколения для локальных и ближних межсоединений. Среди таких материалов выделяются ниобат лития (LiNbO₃) и танталат лития (LiTaO₃). Первый известен высоким электрооптическим коэффициентом, что делает его оптимальным выбором для высокоскоростных систем оптической связи. Второй ценится за электрооптическую стабильность, высокий порог повреждения и прозрачность для ультрафиолетового излучения, что идеально подходит для мощных и чувствительных к температуре устройств.
Но важно учитывать и технологические ограничения. Оба материала содержат литий, что затрудняет их совместимость со стандартными процессами производства КМОП-структур. Кроме того, интеграция других компонентов, например высокоскоростных фотодетекторов, также сопряжена с трудностями. Ранее опробованный метод соединения пластин из ниобата лития остаётся дорогостоящим и неэффективным: после соединения большую часть материала приходится удалять, а процесс требует множества дополнительных этапов.
В качестве перспективной альтернативы у для гетерогенной интеграции LiNbO₃ и LiTaO₃ на кремниевой платформе для фотоники была предложена микротрансферная печать, которую продемонстрировали на Европейской конференции по оптической связи (ECOC) исследователи из imec и Гентского университета. Следует отметить, что imec стала первой компанией, добившейся полной интеграции тонкопленочных устройств на основе LiNbO₃ в кремниевую фотонику.
Другим достижением, описаннвм в Nature Photonics, стала первая гетерогенная интеграция модулятора LiTaO₃ в кремниевую фотонную интегральную схему. Этот подход, использующий ту же технологию микротрансферной печати, обеспечивает полную совместимость со всем пакетом пластин и позволяет интегрировать нагреватели, фильтры и германиевые фотодетекторы без потери производительности.
Проектирование и изготовление печатных плат для таких гибридных систем требуют учёта высокочастотных характеристик и согласования оптических и электронных компонентов. Достигнутые результаты — важный шаг на пути к коммерческому внедрению оптических межсоединений со скоростью 400 Гбит/с.
По материалам https://russianelectronics.ru