高应力Si3N4反射膜与腔式布拉格反射镜单片集成
高应力氮化硅(Si3N4)薄膜代表了腔光力学的技术前沿,兼具超低损耗、光学透明性以及与晶圆级纳米加工工艺的完全兼容性。然而将其集成至高精细度光学腔体仍存在挑战,传统方法需要键合或对准敏感组装,这限制了可扩展性和长期稳定性。该研究团队提出了一种单片式晶圆级集成策略,直接将高应力Si3N4光子晶体薄膜悬浮在具有热兼容性的SiN/SiO2分布式布拉格反射镜(DBR)上方,该结构可耐受化学计量比Si3N4生长所需的高温。通过采用无定形硅牺牲层和无粘附等离子体刻蚀技术,可在释放后数秒内形成亚微米间距的垂直耦合腔体——即自对准谐振器。得益于本征拉伸应力,悬浮薄膜展现出原子级垂度,确保近乎理想的腔体平行度与长期稳定性。 光学反射率测量显示,在反射镜间距为纳米级时,腔体精细度超过800。机械衰减测量测得Q值>10^5,表明DBR集成工艺完整保留了高应力Si3N4的低损耗特性。这证实该集成工艺能保持材料的优异耗散稀释特性,可无缝扩展至文献报道的高Q值纳米机械结构。最终实现的Si3N4-DBR平台将光学与机械相干性、高制造良率及设计灵活性融为一体,为精密传感和量子光子学领域提供了可扩展的光力学器件解决方案。
量科快讯
4 小时前
1 天前

