CMOS-kompatible photonische integrierte Schaltungen auf Dünnfilm-ScAlN

Scandium-Aluminiumnitrid (ScAlN) hat sich kürzlich als ein attraktives Material für integrierte Photonik wegen seiner günstigen nichtlinearen optischen Eigenschaften und der Kompatibilität mit der CMOS-Herstellung herausgestellt. Trotz der vielversprechenden und vielseitigen Materialeigenschaften bleibt es eine herausragende Herausforderung, niederverlustige photonische Schaltungen auf Dünnfilm-ScAlN-auf-Isolator-Wafern zu realisieren. Hier präsentieren wir eine systematische Studie zur Materialqualität von gesputtertem Dünnfilm-ScAlN, das in einer CMOS-kompatiblen 200-mm-Linie hergestellt wurde, sowie einen optimierten Herstellungsprozess zur Erzeugung von 400 nm dicken, voll geätzten Wellenleitern. Durch Oberflächenpolitur und Glühen erreichen wir Mikroringresonatoren mit einem intrinsischen Qualitätsfaktor von bis zu 1.47 × 10⁵, was einem Verlust von 2.4 dB/cm entspricht. Diese Ergebnisse stellen einen kritischen Schritt in Richtung der Entwicklung zukünftiger großflächiger, niederverlustiger photonischer integrierter Schaltungen auf Basis von ScAlN dar.