由Amr S.Helmy博士领导的多伦多大学研究人员开发了一种将电光SiO2/ITO异质界面集成到金属-绝缘体-半导体结构中的新方法。这一突破有望带来更高效、更紧凑的光子器件的发展。
“我们的方法预示着CMOS兼容等离子体波导调制器的发展，”该研究的主要作者、多伦多大学KAUST Ibn Rush博士后研究员Nasir Alfaraj博士说。“这将对广泛的应用产生深远影响，包括电信、数据存储和医学成像。”
这种新方法包括在ITO上生长一层二氧化硅。这产生了允许显著的光限制和电光调制的异质界面。
这项研究的首席研究员Helmy博士解释道：“SiO2/ITO异质界面，以及肖特基人工智能/SiO2结和MIS堆叠的集成，是我们光波导器件的关键部件。”。“它使我们能够使用电场来调整ITO层的光学特性。”
多伦多大学电气与计算机工程系老爱德华·S·罗杰斯的研究人员在他们发布在《光：先进制造》上的论文中，通过制造两个MIS设备，证明了他们新方法的有效性。第一器件采用生长在薄多晶氮化钛上的SiO2/ITO异质结构，并在ITO侧用铝薄膜接触电极覆盖。第二器件是光波导，该光波导包含在绝缘体上硅平台上实现的具有SiO2电介质间隔物的半导电ITO层。
该研究的合著者之一Charles Chih Chin Lin博士评论道：“这项研究标志着等离子体领域的重大进步。我们相信，它有可能彻底改变我们设计和制造光子器件的方式。”
该研究的另一位合著者Swati Rajput博士补充道，“CMOS兼容等离子体波导的开发是实现下一代光学器件的关键一步。我们的研究为实现这一目标提供了一条有希望的途径。”
该研究的第三位合著者Sherif Nasif表示，“我们对这项技术的潜在应用感到兴奋。我们展望了等离子体波导在包括电信、医疗保健和制造业在内的广泛行业中发挥关键作用的未来。”
研究人员的新方法克服了利用SiO2/ITO异质界面将等离子体结构集成到CMOS技术中的挑战。ITO是一种与CMOS技术兼容的透明导电氧化物。SiO2是一种通常用于CMOS器件的介电材料。SiO2/ITO异质界面提供了可用于调制等离子体波导中的光传播的强电场。
这两种装置都表现出优异的性能。对于10µm的波导长度，光调制波导的消光比大于1dB/µm，插入损耗小于0.13dB/µm。第二个设备实现了幅度、相位或4正交幅度调制。
该团队的研究是在开发CMOS兼容等离子体波导方面迈出的重要一步。他们的新方法可能会使等离子体波导在大量应用中更加实用。
Alfaraj博士说：“我们的结果证明了SiO2/ITO异质界面在CMOS兼容等离子体波导调制方面的潜力。”。“我们相信这项技术可以用于开发新一代光子器件。”
赫尔米博士说：“我们对这项新技术的潜力感到非常兴奋。”。
