《炬丰科技-半导体工艺》砷化镓光子膜上的高效浅蚀刻光栅
书籍：《炬丰科技-半导体工艺》
文章：砷化镓光子膜上的高效浅蚀刻光栅
编号：JFKJ-21-239
作者：炬丰科技
量子光子集成电路
量子光子集成电路是实现可扩展量子信息处理的一种很有前途的方法。在各种材料和平台中，砷化镓材料系统在提供不可缺少的单光子产生、操作和检测等量子功能方面脱颖而出，这些功能可以完全集成在同一芯片中特别是，悬浮砷化镓纳米膜已成功用于构建低损耗和高性能器件，2,4包括嵌入砷化铟量子点(QDs) 3-7的高效按需单光子源和复杂的量子光子器件，如片上移相器、路由器和开关。8-11尽管平面砷化镓量子技术蓬勃发展，但由于缺乏可靠和可重复的方法来耦合光进出芯片，高效的器件表征和单光子提取仍然是一个挑战。
图1所示。 (a)集成量子光子结构的啁啾浅蚀刻光栅耦合器在GaAs膜平台上的截面示意图。 (b)设备的俯视图扫描电子显微镜图像。
耦合效率
为了实现高耦合效率，必须保证从衬底反射的光和从光栅向上散射的光的相干干涉。输出光束形状也应优化以匹配光纤模态分布。为此目的，我们使用了商业上可用的时域有限差分(FDTD)仿真软件，利用二维模型对波长为930 nm的均匀光栅进行了最大方向性和最小背反射的优化。利用上述理论计算得到的最佳牺牲层厚度为1.15 lm，最大透射率为68.8%，反射率为1.84%。然后，利用变迹聚焦光栅的全三维模型，最大限度地实现与单模光纤的耦合。我们通过诱导FF沿传播方向的线性减小应用了变迹化。在制备的器件中，由于反应离子蚀刻(RIE)过程中的负载效应，ED随FF的减小而减小从扫描电镜图中我们发现了ED (6.59 FF - 1.33 66.47) nm与FF之间的关系。
