Cristallisation guidée planaire contrôlée spatialement des matériaux à changement de phase à faible perte pour la photonique programmable

Résumé Les dispositifs photoniques intégrés évoluent progressivement au-delà des composants passifs vers des systèmes entièrement programmables, notamment grâce aux progrès des matériaux à changement de phase chalcogénides (PCMs) pour la nanophotonique reconfigurable non volatile. Cependant, la nature stochastique de leur formation de grains cristallins entraîne de fortes hétérogénéités cristallines spatiales et temporelles. Ici, le concept de cristallisation guidée planaire contrôlée spatialement est proposé, une méthode novatrice pour programmer la croissance de PCM Sb 2 S 3 homogène optiquement à faible perte, tirant parti de la cristallisation directionnelle et progressive ensemencée au sein de canaux confinés. Cette méthode de cristallisation guidée est montrée expérimentalement comme contournant les limitations actuelles des dispositifs nanophotoniques basés sur des PCM conventionnels, y compris un modulateur de phase optique non volatile multivoltage exploitant un interféromètre Mach–Zehnder à base de nitrure de silicium, et une métasurface programmable avec un état lié reconfigurable spectrale dans le continuum. Contrôler précisément la croissance des PCM pour garantir des propriétés cristallines uniformes optiquement à travers les dispositifs est la pierre angulaire du développement industriel de circuits intégrés photoniques reconfigurables non volatiles.