一种薄膜铌酸锂器件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种薄膜铌酸锂器件，所述薄膜铌酸锂器件由下至上依次包括衬底、缓冲层、铌酸锂层、绝缘层和热电极，所述铌酸锂层为薄膜铌酸锂，所述铌酸锂层包括与热电极对应的热调相移区以及沿第一方向位于热调相移区两侧的铌酸锂波导，所述第一方向为光传导的方向；在铌酸锂层上设置有介质波导，所述介质波导与热电极位置对应并且位于铌酸锂层和热电极之间，所述铌酸锂波导和介质波导共同构成光波导。与现有技术相比，本实用新型专利技术的优点在于：通过在热电极的热调相移区形成介质波导，能够避免铌酸锂波导刻蚀产生的Z界面导致的热光偏置相位的改变，从而提供一种消除热电效应电荷积累的热光偏置结构，避免热光偏置工作点漂移。移。移。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜铌酸锂器件


[0001]本技术涉及光通信技术，尤其是一种薄膜铌酸锂器件。

技术介绍

[0002]在5G、物联网、虚拟现实、人工智能等新一代信息技术推动下，宽带化浪潮席卷全球，信息容量在过去十年中呈指数增长，光通信网络的带宽和能耗面临着巨大压力。
[0003]电光调制器是实现信息光电转换的核心器件，也是突破带宽和能耗两大技术挑战的关键一环。大带宽，低功耗、低损耗、小型化的新型电光调制器芯片是全面取代传统铌酸锂晶体器件的变革性技术，是世界各国集中攻关的核心技术之一。
[0004]铌酸锂具有光折变效应、非线性效应、电光效应、声光效应、压电效应与热电效应，广泛应用于各种光电子器件，其中铌酸锂调制器是目前电光调制器的主流产品。铌酸锂调制器在正常工作时需要将工作点设置在正交偏置点处。
[0005]基于电光偏置的铌酸锂调制器的直流偏置工作点会随着时间会发生漂移。改进铌酸锂调制器的制作工艺可以一定程度上减少直流漂移，但是无法根本消除。因此需要额外的控制电路来锁定调制器的工作点，增加了调制器的控制复杂度和成本。这也是限制铌酸锂调制器的一个主要因素。薄膜铌酸锂调制器的光波导是通过刻蚀实现的，折射率差大，光限制强。因此，薄膜铌酸锂调制器可以实现非常低(小于1V)的调制电压的同时具有大的调制器带宽，受到了广泛的关注和研究。
[0006]薄膜铌酸锂调制器常用的是X切的薄膜铌酸锂。参见图14～图17，为了获得最高的调制效率，光波导沿Y方向，电场沿着光轴Z方向。薄膜铌酸锂调制器同样受直流偏置漂移的影响。该薄膜铌酸锂调制器由下至上依次包括衬底1
’
、缓冲层8
’
、铌酸锂波导2
’
、绝缘层3
’
和热电极4
’
。采用热光效应来设置薄膜铌酸锂调制器的工作点可以有效地减少偏置点的漂移。对于刻蚀的薄膜铌酸锂波导，刻蚀会在铌酸锂波导2
’
两侧形成Z界面 100，热电效应会在刻蚀出的Z界面100产生电荷积累。在刻蚀出的Z界面积累的电荷产生电光效应会改变热光偏置的相位。在低温时，铌酸锂的热光系数降低，热电效应的影响就会变大，从而增加热光偏置工作点的锁定难度。严重时，会出现无法锁定工作点的情况。

技术实现思路

[0007]本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，提供一种薄膜铌酸锂器件，消除热电效应电荷积累，避免工作点漂移，提高稳定性。
[0008]本技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种薄膜铌酸锂器件，由下至上依次包括衬底、缓冲层、铌酸锂层、绝缘层和热电极，所述铌酸锂层为薄膜铌酸锂，所述铌酸锂层包括与热电极对应的热调相移区以及沿第一方向位于热调相移区两侧的铌酸锂波导，所述第一方向为光传导的方向；其特征在于：在铌酸锂层上设置有介质波导，所述介质波导与热电极位置对应并且位于铌酸锂层和热电极之间，所述铌酸锂波导和介质波导共同构成光波导。
[0009]优选的，所述介质波导为氮化硅制成的波导。
[0010]为进一步消除热电效应产生的电荷积累，所述铌酸锂层沿第二方向在热调相移区的两侧形成有刻蚀的Z界面，所述第二方向为沿与光传导方向垂直的横向，所述介质波导穿过热调相移区，两侧的Z界面通过第一金属电极连接从而构成短路。
[0011]为了降低铌酸锂层和介质波导模场不匹配的损耗，沿着光传导方向，所述铌酸锂波导具有第一过渡段，所述第一过渡段由靠近热调相移区向远离热调相移区的方向尺寸逐渐减小，所述介质波导具有沿第一方向位于热调相移区两侧的第二过渡段，所述第二过渡段由靠近热调相移区向远离热调相移区的方向尺寸逐渐减小，所述第一过渡段和第二过渡段的位置、形状和尺寸均对应。
[0012]与现有技术相比，本技术的优点在于：通过在热电极的热调相移区形成介质波导，能够避免铌酸锂波导刻蚀产生的Z界面导致的热光偏置相位的改变，从而提供一种消除热电效应电荷积累的热光偏置结构，避免热光偏置工作点漂移。
附图说明
[0013]图1为本技术第一个实施例的将热电极制作在介质波导上的顶视图。
[0014]图2为本技术第一个实施例的将热电极制作在介质波导上的波导截面图；
[0015]图3为本技术第一个实施例的薄膜铌酸锂器件的制作流程步骤一的顶视图；
[0016]图4为本技术第一个实施例的薄膜铌酸锂器件的制作流程步骤一的截面图；
[0017]图5为本技术第一个实施例的薄膜铌酸锂器件的制作流程步骤二的顶视图；
[0018]图6为本技术第一个实施例的薄膜铌酸锂器件的制作流程步骤二的截面图；
[0019]图7为本技术第一个实施例的薄膜铌酸锂器件的制作流程步骤三的顶视图；
[0020]图8为本技术第一个实施例的薄膜铌酸锂器件的制作流程步骤三的截面图；
[0021]图9为本技术第一个实施例的薄膜铌酸锂器件的制作流程步骤四的顶视图；
[0022]图10本技术第一个实施例的薄膜铌酸锂器件的制作流程步骤四的截面图；
[0023]图11为本技术第二个实施例的薄膜铌酸锂器件的制作流程步骤四的顶视图；
[0024]图12本技术第二个实施例的薄膜铌酸锂器件的制作流程步骤四的截面图；
[0025]图13为本技术第二个实施例的薄膜铌酸锂器件的制作流程步骤五的顶视图；
[0026]图14本技术第二个实施例的薄膜铌酸锂器件的制作流程步骤五的截面图；图 15为现有技术的X切薄膜铌酸锂器件沿着Y方向的刻蚀波导截面示意图；
[0027]图16为现有技术的将热电极制作在刻蚀的铌酸锂层上的顶视图；
[0028]图17为现有技术的将热电极制作在刻蚀的铌酸锂层上的波导截面图。
具体实施方式
[0029]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
[0030]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或
元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，由于本技术所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制，比如“上”、“下”并不一定被限定为与重力方向相反或一致的方向。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
[0031]实施例一
[0032]参见图1～图3，一种薄膜铌酸锂器件，在本实施例中，该器件为调制器。可替代的，也可以为任何具有热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄膜铌酸锂器件，由下至上依次包括衬底(1)、缓冲层(8)、铌酸锂层(2)、绝缘层(3)和热电极(4)，所述铌酸锂层(2)为薄膜铌酸锂，所述铌酸锂层(2)包括与热电极(4)对应的热调相移区(23)以及沿第一方向位于热调相移区(23)两侧的铌酸锂波导(24)，所述第一方向为光传导的方向；其特征在于：在铌酸锂层(2)上设置有介质波导(5)，所述介质波导(5)与热电极(4)位置对应并且位于铌酸锂层(2)和热电极(4)之间，所述铌酸锂波导(24)和介质波导(5)共同构成光波导。2.根据权利要求1所述的薄膜铌酸锂器件，其特征在于：所述介质波导(5)为氮化硅制成的波导。3.根据权利要求1或2所述的薄膜铌酸锂器件，其特征在于：所述铌酸锂层(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泉安，陆明之，
申请(专利权)人：宁波元芯光电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：