丹麦技术大学副教授欧海燕:碳化硅,一种新型的集成光子和量子集成光子平台

日期:2021-12-27 来源:半导体产业网阅读:460
核心提示:碳化硅,一种新型的集成光子和量子集成光子平台
碳化硅(SiC),作为一种宽禁带半导体材料,拥有独特的物理特性。这些独特性质使其器件拥有第一代和第二代半导体材料如硅和砷化镓无法比拟的优越性,于是对社会产生深远影响。比如,受益于碳化硅材料的高电子击穿电压,高的电子饱和速率,宽禁带,高热导率等特性,碳化硅电力电子器件比硅器件性能更佳和能耗更低。
欧海燕
近日,由第三代半导体产业技术创新战略联盟(CASA)、国家半导体照明工程研发及产业联盟(CSA)联合主办,北京麦肯桥新材料生产力促进中心有限公司与半导体产业网共同承办的第七届国际第三代半导体论坛暨第十八届中国国际半导体照明论坛(IFWS & SSLCHINA 2021)在深圳会展中心举行。期间,在“IFWS& SSLCHINA 2021:光通信与感知技术分会“论坛上,丹麦技术大学光子工程系副教授欧海燕分享了“碳化硅,一种新型的集成光子和量子集成光子平台”视频报告。
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报告中介绍,碳化硅拥有优异的光学特性,如高的二阶和三阶非线性。利用已经开发好的材料生长和器件制备技术的杠杆效应,碳化硅正成为一种新型的集成光子(PIC)平台。不同晶型(6H,4H,3C和非晶)的碳化硅波导的损耗已降至几个dB/cm,对应的微腔(光子晶体,微环,微盘)的品质因子也已达百万量级。强的光学束缚及高品质因子的光学腔使利用实验室常规设备来研究碳化硅的非线性成为可能。比如,四波混频实验只需几十毫瓦的激光泵浦便可观测到。这些非线性研究是实现高级器件如频率转换器和光学频梳等的理论基础。
 
同时,碳化硅体材料内色心(colorcenter)的研究由来已久。对比金刚石内的色心和三五族的量子点,其显示出许多优越性:有些碳化硅色心的发光波长在通信波导,直接可以利用现有的光通信网络实现量子通信; 有些色心有很长的电子自旋相干时间,可以用来实现量子存储器。基于色心的单光子源和量子存储器都是构建量子集成光子平台的关键基础器件。有些色心可以在室温下工作,能真正让量子技术走出实验室,得到广泛应用。
 
对碳化硅内色心的研究及碳化硅波导的研究迎来了历史的结合点,也就是将色心集成到高品质的光学腔。这个结合预示着产生影响深远的科技成果。作为碳化硅在光学领域应用的先行者,报告介绍了碳化硅纳米光子学和色心研究的现状,预测其在集成光子学和量子集成光子学的前景,并分析存在的挑战。(内容根据现场资料整理,如有出入敬请谅解)

 
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