隨著集成電路產業發展進入「後摩爾時代」，集成電路芯片效能提升的難度和成本越來越高，人們迫切需要尋找新的技術方案。近日，中國科學院上海微系統與資訊科技研究所科研團隊 在鉭酸鋰異質整合晶圓及高效能光子芯片領域取得突破性進展，成功開發出可批次制造的新型「光學矽」芯片。 相關研究成果8日線上發表於【自然】雜誌。
圖片來源：中國科學院上海微系統與資訊科技研究所
當前，以矽光技術和薄膜鈮酸鋰光子技術為代表的整合光電技術是應對集成電路芯片效能提升瓶頸問題的顛覆性技術。其中，鈮酸鋰有「光學矽」之稱，近年間受到廣泛關註，哈佛大學等國外研究機構甚至提出了仿照「矽谷」模式來建設新一代「鈮酸鋰谷」的方案。
「與鈮酸鋰類似，鉭酸鋰也可以被稱為‘光學矽’，我們與合作者研究證明，單晶鉭酸鋰薄膜同樣具有優異的電光轉換特性，甚至在某些方面比鈮酸鋰更具優勢。」論文共同通訊作者、中國科學院上海微系統所研究員歐欣說，更重要的是，矽基鉭酸鋰異質晶圓的制備工藝與絕緣體上矽晶圓制備工藝更加接近，因此鉭酸鋰薄膜可實作低成本和規模化制造，具有極高的套用價值。
此次，科研團隊采用基於「萬能離子刀」的異質整合技術，透過離子註入結合晶圓鍵合的方法，制備了高質素矽基鉭酸鋰單晶薄膜異質晶圓；同時，與合作團隊聯合開發了超低損耗鉭酸鋰光子器件微納加工方法，成功制備出鉭酸鋰光子芯片。
歐欣表示，鉭酸鋰光子芯片展現出極低光學損耗、高效電光轉換等特性，有望為突破通訊領域速度、功耗、頻率和頻寬四大瓶頸問題提供解決方案，並在低溫量子、光計算、光通訊等領域催生革命性技術。
