划重点 :提供100nm超均匀 LNOi晶圆,Variation<60A-100A
离子束精修工艺,周期极化器件必备工艺,极化易成功,良率高,
差的膜厚均匀性会破坏相位匹配条件
好的膜厚均匀性可以很好的满足相位匹配条件
本文获取100nm LNOI的方式:
样品采用TFLN平台实现,使用5%的MgO掺杂铌酸锂(LN)薄膜,厚度为300纳米,且底部有2微米厚的埋氧化物层。波导通过电子束光刻(EBL)在HSQ-16掩模上进行图案化。通过感应耦合等离子体反应离子刻蚀(ICP-RIE)氩气铣削进行200纳米刻蚀,重沉积物使用氢氧化钾(KOH)湿刻蚀工艺去除。剩余掩模通过缓冲氟化氢(HF)浸泡刻蚀去除。样品在空气中于500°C退火2小时。极化电极通过另一个EBL步骤定义,随后进行100纳米钛蒸发和光刻胶剥离。极化通过施加高电压脉冲进行,使用光刻胶作为绝缘层,以避免空气击穿。极化后,电极通过HF去除。我们报告,在初步样品中,极化后进行的另一次退火步骤导致了测得的非线性信号的完全衰退。随后的SEM检查显示,之前工作的设备上没有域。这种行为可归因于高温下促进的域反切换,并可利用这种特性来获得可重构的极化设备。
ICPRIE高温工艺,有损伤 ,且为整面刻蚀,没法改变薄膜的均匀性
小编提供的100nm超均匀超薄晶圆特点,
采用室温离子抛光技术 gascluster ion beam trimming process ,同时可以对整面的膜厚进行选区域修整以获取更优秀的 Thickness uniformity,Variation<60A-100A ,Roughness 0.1nm-0.15nm.
摘要:非线性频率转换为电信、信号处理和计算等应用提供了强大的能力。薄膜铌酸锂(TFLN)因其强大的电光效应和二阶非线性,成为一个有前景的集成光子平台,这些特性可以通过周期性极化来利用。然而,传统的x切TFLN极化技术受限于微米级别的最小周期尺寸,这限制了对高度相位失配交互的访问,如反向传播和逆向传播频率转换。在这项工作中,我们展示了x切TFLN的可扩展周期极化技术,极化域周期最短可达到215纳米,并实现了支持反向传播和逆向传播相位匹配的设备。我们分别估算了这两种交互类型的转换效率为1,474 %/W/cm²和45 %/W/cm²。和频生成测量确认非线性生成发生在期望的方向。此外,我们还报告了反向传播配置的自发参量下转换,并首次在逆向传播设备中实现这一过程。这一突破为TFLN中铁电域几何结构的工程设计提供了前所未有的控制,进而生成具有精确空间和光谱特性定制的光子对。这些能力在推进量子信号处理、可扩展量子计算架构和精密量子计量方面具有巨大的潜力。
关键词:薄膜铌酸锂;集成光子学;非线性光学;周期极化;反向传播波
#2:a向 bto外延片
2寸 外延 a-向 bto(300nm或者500nm,或者定制)-sto 8nm(可定制)- 2um Sio2(可定制) -Si(可定制)
#3:C向 bto外延片
2寸 外延 c-向 bto(150nm或者300nm,或者定制)-sto 8nm(可定制)- 2um Sio2(可定制) -Si(可定制)
#离子注入铒代工
#6寸DUV步进式光刻代工,最小线宽180nm,超高性价比,可以只曝光
#快速氮化硅硅光铌酸锂流片 #高性价比 #低成本
#提供8寸 8umSiO2热氧片,6寸15um热氧片 10um热氧片 8寸10um热氧片
室温低损伤@GCIB抛光代工@束斑小(4-5mm)更均匀
#降低硬质材料化合物晶圆等绝大多数材料的表面粗糙度,比如金刚石 ,磷化铟,砷化镓,碳化硅
#提高复合衬底和镀膜膜层的器件层膜厚均匀性,
比如SOI LNOI LTOI SICOI 等 SMARTCUT得到的薄膜
或者镀膜所得到的膜层 ,比如镀了一层氮化硅,但是由于是cvd镀膜所得到的,表面的膜厚精度很差,粗糙度很差,可以通过粗糙度初步降低粗糙度,然后通过GCIB团簇离子束抛光来修整整面的膜厚均匀性 到0.5%以下举例:
未经过Trimming 工艺的 6寸LN/LTOI晶圆 数据:
Range:100-200A
经过Trimming 工艺的 6寸LN/LTOI晶圆 数据:
Range:60A以内
SOI晶圆:--220nm薄膜/ 3um厚膜-3umSIO2-675umALOOI晶圆;--氧化铝薄膜晶圆,键合工艺和镀膜工艺
TAOOI晶圆--氧化钽薄膜晶圆,镀膜工艺
SINOI晶圆--超低损耗氮化硅薄膜晶圆,210nm-300nm-400nm-800nm
SICOI晶圆;新型量子光学平台500nm-700nm-1um
8寸LTOI晶圆批量供应;铌酸锂的有力的竞争对手,薄膜钽酸锂晶300600
6寸X切Z切掺镁薄膜铌酸锂晶圆 ,厚膜 3um 5um 和 薄膜 100-600nm
8寸LNOI晶圆;8寸LNOI助力更大规模薄膜铌酸锂产品量产
LN/LT-SOI/Si/SIN W2W&D2W异质集成
流片: 6寸 氮化硅 铌酸锂 硅光 超高性价比流片, 1个BLOCK的价格买一整片晶圆
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文章名:Nanodomain poling unlocking backward nonlinear light generation in thin film lithium niobate
作者:Alessandra Sabatti*, Jost Kellner, Robert J. Chapman and Rachel Grange单位:Department of Physics, Institute for Quantum Electronics, Optical Nanomaterial Group, ETH Zurich, CH-8093 Zurich, Switzerland,1 引言
非线性光学能够实现多种光与物质的相互作用,广泛应用于超快信号处理、频率梳生成以及先进的成像与传感技术[1]–[5]。通过实施周期极化,三波混频过程(如自发参量下转换(SPDC))的高效频率转换可以在铁电非线性晶体中实现[6]–[8]。薄膜铌酸锂(TFLN)作为一个具有巨大𝜒(2)非线性和电光效应的平台,结合最近的制造技术发展,已成为高效非线性光学应用的有前景平台[9]–[13]。在传统应用中,铌酸锂的周期极化使用较长的域周期(从2到几十微米)来抵消材料的色散并提供必要的动量,以实现下转换信号和闲时光子的频率转换。这使得三波在晶体中沿同一方向传播。准相位匹配可以通过工程设计来控制生成波的传播方向,从而解锁具有独特光谱和空间特性的非线性相互作用[14]–[17]。泵浦光子下转换成前向传播的信号和反向传播的闲时光子称为反向传播。在这一过程中生成的光子表现出高的首发纯度,这对于量子干涉至关重要,从而有助于量子信息处理和计算[18]–[21]。此外,信号与闲时光子的确定性分离对于量子网络和通信协议中的光子路由也具有优势[22]、[23]。然而,启用反向传播下转换的相位匹配方案要求周期极化补偿泵浦光子完整的k⃗矢量(对于简并信号和闲时光子)。因此,得到的极化周期比标准的前向传播周期要短得多,其表达式为:Λ = 𝜆p∕n(𝜆p),其中𝜆p是泵浦光波长,n(𝜆p)是其有效折射率。对于生成电信C波段光子对的SPDC过程,在铌酸锂以及大多数光子平台中,这一周期接近400纳米,由于域的横向合并,制造起来非常具有挑战性[24]–[26]。另一种由更短的极化周期启用的过程是泵浦光子下转换成两个反向传播的光子,这将在下文中称为逆向传播下转换。生成的光子对具有极宽的带宽,能够为超快量子光学和时间-bin纠缠提供精确的时间分辨率,生成的频率纠缠光子对可自然地从泵浦中滤除[8]、[22]、[27]。对于简并信号和闲时光子,该极化周期Λ满足以下表达式:Λ = 𝜆p∕[n(𝜆p) + n(𝜆s)],并且要求域的大小在百纳米级别。
然而,由于这些超短周期在制造上具有巨大挑战,因此,集成光子平台上的演示,尽管相较于大尺寸光学具有更大的非线性效率(由于模式体积减小和更强的约束),仍然缺乏。反向传播SPDC已在大尺寸周期极化非线性晶体中实现[28],而在集成平台中通过利用高阶极化来放松周期性的约束,从而实现了较低效率的SPDC[17]、[29]–[31]。在集成平台上采用一阶周期极化的实现仍然缺失,且逆向传播SPDC尚未得到实验验证。
在此,我们实现了x切TFLN的可扩展周期极化,极化周期为390纳米和215纳米。通过在波导侧壁上直接图案化电极来施加高电压,从而工程化地控制域的生长[32]。通过测量二次谐波生成,我们估计反向传播的转换效率为1,470 %/W/cm²,并展示了优秀的域质量。对于逆向波设备,我们成功地测量了逆向二次谐波生成,报告了45 %/W/cm²的效率。我们还进行了和频生成测量,并观察到典型的相位匹配函数,确认我们观察到了预期的现象。最后,我们测量了反向传播SPDC,并且首次测量了逆向传播SPDC。这一超短极化周期的演示表明,域形状工程可以以前所未有的精度使用可扩展方法进行。我们的工作为集成量子信息处理、量子计算和计量学的新高效方法铺平了道路。
2 结果
2.1 超短周期的相位匹配
在一个x切薄膜铌酸锂(TFLN)样品中研究了超短周期的周期极化过程,该样品包含300纳米厚的铌酸锂薄膜和硅氧化物绝缘层。以下部分将重点介绍一种制造技术,能够实现高效的反向传播和逆向传播相位匹配。
图1:周期极化概述,用于需要短周期的相位匹配过程。
(a)波导几何形状和参与相位匹配的光学模式,适用于1,550纳米和775纳米的薄膜铌酸锂平台。
(b)周期极化过程的图示,比较了标准极化(刻蚀前)和应用于超短周期的侧壁极化。在电极间距较大的情况下,域会在横向合并;而在电极间距较小的情况下,域未能覆盖整个深度。提出的侧壁极化方法通过限制横向生长,确保了整个薄膜的完全极化。
自发参量下转换过程在极化波导中的表示,以及在(c)标准的前向传播,(d)反向传播和(e)逆向传播信号和闲时光子中的动量失配。波导上的白色箭头表示不同的极化方向。
缩略语:
p:泵浦光子
s:信号光子
i:闲时光子
PPLN:铌酸锂的周期极化
图1a展示了波导的几何形状,并考虑到一个波长为775纳米的泵浦光子,反向传播和逆向传播相位匹配所需的极化周期分别为约390纳米和215纳米。在x切TFLN中实现如此短的周期是非常具有挑战性的,因为在极化过程中相邻的域会合并,从而使相位匹配变得不可行。实现周期极化波导的最广泛方法是首先在铌酸锂表面图案化梳形极化电极,接着对薄膜进行极化,最后在极化区域中制造波导。对于传统的前向相位匹配,周期在3微米数量级的极化是成功的[12],但在较短周期下会出现横向域合并问题[24]、[33]。高效的周期极化必须表现出整个薄膜深度中的域反转,并且在y方向(即光传播方向)上具有50%的占空比。周期性域是在一种成核过程中生成的,在z方向上的生长速率通常与x和y(普通轴)方向不同[34]。如图1b所示,对于亚微米周期,如果两个电极梳形电极之间的间距很大(几十微米),当域完全在z方向上生长时,它也会在整个薄膜深度内扩展,但横向生长过度,导致域合并[33]。如果电极距离较近,则横向生长可以很好地校准,但无法达到整个薄膜深度,导致低效的频率转换[35]。为了解决这个问题,我们采用了Franken等人提出的侧壁极化技术[32]。尽管该技术最初是为改进之前的极化-刻蚀方法并提高转换效率而提出的,我们认为它也可以用于获得在百纳米级别的域宽度。该方法的步骤是首先刻蚀波导,然后在波导的侧壁上直接图案化极化电极。这样的配置不仅允许在薄膜表面而且沿着整个刻蚀深度上开始成核。
图1c–e展示了三种相位匹配过程中的波导方向性对所需极化周期的影响,并与TFLN中的极化周期要求进行了比较。自发参量下转换(SPDC)过程根据各个波的传播方向和动量失配来表示,动量失配与极化周期成反比。最常见的配置是所有三个波一起传播,其中泵浦光子下转换,生成信号光子和闲时光子,频率约为泵浦光子的一半,两者都向前传播(图1c)。此时动量失配仅由色散给出,并且它转换为一个相对较大的极化周期2.8微米,可以通过标准极化方法实现。图1d展示了反向传播方案,其中泵浦光子转化为一个前向传播的信号和一个反向传播的闲时光子。在信号和闲时光子频率接近简并时,它们的动量几乎相互抵消,动量失配对应泵浦光子的动量k⃗sum。这对应于大约泵浦光子波长一半的极化周期。最后一个研究中的情况如图1e所示,其中泵浦光子生成两个反向传播的光子。在这种情况下,极化矢量必须补偿所有三个波的净动量。这要求一个超短的极化周期215纳米,域宽度小至100纳米。
2.2 制备与表征
样品的制备通过首先刻蚀铌酸锂波导,然后在结构化薄膜上直接沉积钛电极来完成(具体步骤详见方法部分),在一个长为0.5毫米的周期性极化铌酸锂(PPLN)区域内。用于反向传播相位匹配的波导顶部宽度为2微米,而逆向传播相位匹配的最佳结果则是在顶部宽度为1.15微米的波导中获得的。
图2:超短周期极化波导的制备与表征。
(a)具有390纳米周期的波导及其极化电极,
(b)具有215纳米周期的波导及其极化电极。
(c)390纳米周期极化后的域的SEM图像,
(d)215纳米周期极化后的域的SEM图像。
湿刻波导,展示了(e)390纳米和(f)215纳米周期极化域之间的拓扑对比,插图为放大的域图像。
(g)包含周期性极化波导、波长解复用器和光栅耦合器的设备光学显微镜照片,左侧为1,550纳米输入,右侧为775纳米输出。\
图2a和b分别展示了390纳米和215纳米周期的结构扫描电子显微镜(SEM)图像。接着,通过施加电场脉冲进行周期极化,反向传播设备和逆向传播设备的峰值电压分别为80伏特和130伏特,脉冲宽度为1毫秒。极化过程的结果通过SEM检查进行验证。通过调整加速电压和束流电流,可以成像铁电域,获得不同极化域之间的对比度,或在域壁处获得增强或抑制的信号,这取决于样品和成像条件[36]、[37]。在图2c和d中,我们获得了极化域与域壁之间的信号对比,使得域壁比域体积更暗。对于390纳米极化,域之间间隔良好,占空比接近50%(图2c)。需要注意的是,靠近波导顶部的域的弯曲形状是由于在图像采集过程中样品充电引起的电子束漂移。图2d展示了215纳米周期的极化反转,具有明确的边界;然而,底部的域已经合并。SEM图像是使用加速电压为2 keV的二次电子成像获得的,因此,所检测到的信号仅来自表面几纳米深度的体积,因此揭示的关于极化深度的信息较少。为了研究铌酸锂薄膜整个深度中的域几何形状,我们沿波导的边缘进行刻蚀,并在化学溶液中进行湿刻蚀步骤,该化学溶液以不同的速率刻蚀晶体的z方向(具体步骤见方法部分)。图2e展示了390纳米周期PPLN的清晰、分离良好的域,其中唯一的偏差是截面为圆形而非方形。对于215纳米周期的样品,表面的域具有接近50%的占空比,但仅达到薄膜厚度的一半(图2e)。这可以通过为较小周期采用的波导顶部宽度的减少来解释。对于2微米宽的波导,SEM检查显示无法实现良好的域分离,表明横向生长过快。为了减少横向生长,我们相应地缩小了电极间距和波导顶部宽度。然而,当电极更接近时,极化未能涉及整个薄膜深度。为了实现更深的域,一个可能的解决方案是在采用此方法极化后,刻蚀掉位于侧壁上的电极部分,并进行第二次极化,以在剩余的薄膜中生长域。实际上,已有研究表明,对于极化后刻蚀的方法,当仅将电极放置在薄膜上时,得到的域会被限制在未刻蚀的部分,且脊形波导没有被极化[12]。因此,这种技术被视为与所提方法互补,用于获得整个铌酸锂薄膜中的域。图2g显示了制造的波导和电极的光学显微镜照片,展示了电路结构。与周期性极化波导连接的是一个波长解复用器,用于将泵浦光、信号光和闲时光子路由到指定的输入和输出端口。解复用器的结构是一个方向耦合器,在信号光和闲时光子的波长处,它能够完全将光从一个波导耦合到另一个波导,同时保持775纳米的光在同一个波导内。左侧的光栅耦合器作为1,550纳米信号光和闲时光子的输入,而生成的775纳米光的输出位于右侧。
2.3 非线性光谱与效率测量
设备的非线性光学响应通过首先测量二次谐波信号来表征,从而估算转换效率。我们还进行了和频扫描,作为信号光子和闲时光子频率的函数,以绘制频率转换的效率。这些数据被称为相位匹配函数,它对于我们在图1中展示的三种相位匹配过程具有特征形状[31]。通过这些测量,进一步证明了观察到预期的反向传播和逆向传播现象,并排除了逆向传播是由电路中的反射产生的可能性。
二次谐波测量使用中心波长为1,550纳米的连续可调激光器进行。对于反向传播设备,光线被分成两束光纤,然后输入到芯片中,如图3a中的电路示意图所示。顶部波导的光线被引导,使得信号与闲时光子的传播方向相反。二次谐波信号从右侧输出端收集,并且其功率显示出接近1,550纳米泵浦光值的峰值(图3a)。
图3:反向传播和逆向传播信号与闲时光子的二次谐波和和频测量。
电路示意图和二次谐波光谱,分别针对(a)反向传播和(b)逆向传播。
通过输入功率扫描和二次拟合计算得到的二次谐波转换效率,分别为(c)反向传播和(d)逆向传播。
实验和频生成图谱,分别针对(e)反向传播设备和(f)逆向传播设备。
对角线表示来自信号和闲时光子的和频,而水平线和垂直线分别是由闲时光子和信号光子独立生成的二次谐波。
效率通过对不同泵浦功率重复进行此测量来估算。报告的功率值对应于芯片上的功率,即数据已根据输入和输出耦合损耗进行归一化。二次谐波功率相对于泵浦功率呈二次关系,如图3c所示,从拟合中估算的转换效率为1,474 %/W/cm²。这个值大约是理论效率3,020 %/W/cm²的一半,这证实了周期极化的质量。
对于逆向传播信号和闲时光子设备,我们采用了类似的程序,不同之处在于激光功率完全输入到顶部波导中。这允许我们在输出端收集反向生成的二次谐波功率(图3b)。功率扫描和二次拟合得出的效率为44 %/W/cm²(图3d)。我们将这一相对于理论值的减少归因于域的非理想形状,特别是它们在x方向上的部分扩展。预计这一因素会导致效率降低至理想值的约20%(见补充材料)。效率下降的另一个原因是域的非理想形状,这些域在z和x方向上都有占空比的变化。需要注意的是,理论转换效率对于所有三种相位匹配方案是相同的。预计这些设备的传播损耗不会显著贡献于效率的降低。有关效率长度缩放的更多细节,包括损耗,见补充材料。
和频函数是通过扫描两个不同激光器的波长来获得的。图3e显示的反向传播图谱显示了前向信号对波长的弱依赖性。相反,对于逆向闲时光子,有效的相位匹配发生在非常窄的光谱范围内。这一行为与模拟结果完全一致(见补充材料),并且是反向传播相位匹配的特征。这一特性在SPDC过程中使得能够生成高纯度的首发光子对[29]。对于逆向传播情况,数据展示了三条不同的线(图3f)。测量的相位匹配函数是对角线,并且呈负斜率和窄带光谱,这与模拟结果一致(见补充材料)。当对角线对应于来自两个不同激光器的光子生成的和频时,水平线和垂直线则是由来自同一激光器的光子生成的二次谐波信号。由于这种类型的相位匹配涉及两个信号和闲时光子相对于彼此共同传播,当相位匹配时,同一激光器的两个光子可以生成二次谐波光子。正如预期的那样,在反向传播泵浦的情况下,这种现象并未观察到,除非由于信号和闲时光子在相反输入端的反射而产生非常弱的水平和垂直线。我们还注意到,对于逆向传播的和频,图谱在交换信号和闲时光子的变量时是不变的,这两者相对于和频都向后传播。相反,对于反向传播相位匹配,前向和反向传播的信号和闲时光子扮演不同的角色,因为和频信号沿前向传播(信号方向),并打破了对称性。详细的测量设置描述见方法部分。
2.4 自发参量下转换
最后,我们测量了由反向传播和逆向传播设备产生的光子对。我们输入一个大约774纳米的连续波激光器,并使用超导纳米线单光子探测器测量生成的光子。通过时间标记器记录一致性事件。
图4:自发参量下转换测量。
(a)和(b)芯片上光子对的一致性率作为泵浦功率的函数,并进行线性拟合,分别针对(a)反向传播和(b)逆向传播的光子对。
(c)和(d)一致性与偶然比(CAR),并进行拟合,比例与输入功率的倒数成正比,分别针对(c)反向传播和(d)逆向传播源。
从图4a中报告的与芯片上泵浦功率相关的时间一致性计数率,我们估算反向传播源的内部亮度为89 kHz/mW。尽管PPLN的长度仅为0.5毫米,但该亮度大约是6毫米长的块状周期性极化KTP的两倍,是钛扩散铌酸锂波导第五阶极化周期的亮度的四个数量级[28]、[31]。我们还测量了来自逆向传播源的SPDC,并报告了11 kHz/mW的亮度。两次实验的一致性与偶然比(CAR)分别报告在图4c和d中,值在2 mW时约为3,000。CAR值与输入泵浦功率的倒数成正比,如拟合函数所示。
3 结论
我们提出了一种可扩展的周期极化技术,能够实现高质量的极化域,宽度为200纳米,具有整个薄膜深度的完全反转,以及宽度为100纳米的部分反转域。在这两种情况下,我们成功地测量了和频的相位匹配函数,确认了所需的相位匹配配置,并且与模拟结果高度一致。我们测得的效率分别为1,474 %/W/cm²(反向传播周期极化)和44 %/W/cm²(逆向传播周期极化)。与杨等人在z切铌酸锂中报道的反向传播和频的首次阶极化相位匹配相比[38],我们报告了类似的效率,并且该方法的优势在于可以与最成熟的x切平台集成,这使得高速度电光组件的集成成为可能。Yakar等人利用硅氮化物中的全光极化报告了逆向二次谐波生成,效率比本文报道的低三个数量级,且域切换是非永久性的[39]。
我们展示了反向传播光子自发参量下转换,源亮度为89 kHz/mW,逆向传播光子亮度为11 kHz/mW。这一超短极化周期的演示表明,域形状工程可以以百纳米级精度进行。与激光脉冲极化等方法[40]不同,这种技术是可扩展的,可以一次应用于毫米级长的设备。我们展示了芯片上的光子源可以被设计为获得新的传播方向自由度。这个结果非常重要,因为它本质上允许信号和闲时光子的分离或泵浦光与生成的光子进行过滤,这在前向传播光子对生成方法中是受限的。该方法不仅允许生成高亮度和高纯度的光子对源,用于量子信息处理,还开辟了在x切薄膜铌酸锂平台上实现无镜和简并锁定光学参量振荡器的可能性[14]、[41]。
4 方法
设备制备
样品采用TFLN平台实现,使用5%的MgO掺杂铌酸锂(LN)薄膜,厚度为300纳米,且底部有2微米厚的埋氧化物层。波导通过电子束光刻(EBL)在HSQ-16掩模上进行图案化。通过感应耦合等离子体反应离子刻蚀(ICP-RIE)氩气铣削进行200纳米刻蚀,重沉积物使用氢氧化钾(KOH)湿刻蚀工艺去除。剩余掩模通过缓冲氟化氢(HF)浸泡刻蚀去除。样品在空气中于500°C退火2小时。极化电极通过另一个EBL步骤定义,随后进行100纳米钛蒸发和光刻胶剥离。极化通过施加高电压脉冲进行,使用光刻胶作为绝缘层,以避免空气击穿。极化后,电极通过HF去除。我们报告,在初步样品中,极化后进行的另一次退火步骤导致了测得的非线性信号的完全衰退。随后的SEM检查显示,之前工作的设备上没有域。这种行为可归因于高温下促进的域反切换,并可利用这种特性来获得可重构的极化设备。
为了表征内部域结构,首先在芯片上沉积一层50纳米的玻璃,以保护波导免受后续湿刻蚀的影响。通过激光直写光刻技术在光刻胶上进行图案化,定义与波导平行的矩形孔。铌酸锂层和底部的部分SiO₂层完全刻蚀,以突出两种材料之间的边界。去除光刻胶后,样品浸入RCA-SC1溶液中20分钟,以获得域之间的拓扑对比。最后,使用缓冲HF去除顶部玻璃保护层。
实验设置
我们使用两种不同的设置来表征两个光子源的光学性质。和频生成和二次谐波生成通过两台可调激光器(中心波长约1,550纳米,EXFO T200s和Keysight N7776C)或单激光器进行测量,具体配置视情况而定。光通过光纤阵列耦合到芯片中,这样可以访问两个相邻的光栅耦合器。生成的二次谐波光通过光学滤波器与残余信号和闲时光子分离,并通过硅光电探测器检测。通过固定一个激光器的波长并扫描另一个激光器的波长,我们绘制设备的光谱相位匹配响应。
对于SPDC测量,775纳米的激光(Newport Velocity TLB-6712)通过偏振控制器耦合到芯片中。在输出端,光子对通过光纤阵列收集。部署两个长通滤光器来抑制残余泵浦光,然后将光子引导至超导纳米线单光子探测器(Single Quantum Eos)。通过使用时间标记器(Swabian Ultra)获得一致性统计数据。