光子集成用的新型波导材料Si_3N_4

光子集成是当今科技界的热门课题,提高集成度最为重要。SOI(Siliconon-insulator)等材料在光子集成中显现出重要的地位,然而其损耗偏大,对集成度产生影响。因此,寻求新的波导材料极为重要。在这种要求下,Si_3N_4应运而生,成为人们研究的热点。Si_3N_4结构稳定,禁带宽度宽,Eg～5.1 eV,对紫外到红外整个波段是透明的。在这一光波段中的损耗低达0.045±0.04 d B/m,比SOI波导低3—4个数量级。Si_3N_4在1550 nm处的折射率～2,能够同Si和SiO2一起构成高性能的介质波导结构,因此是很好的波导材料。Si_3N_4的热膨胀系数～2.35×10-6/℃,比Si小许多,在Si上生长Si_3N_4会产生较大的拉应力,因此容易产生龟裂,生长大面积薄膜或者较厚的Si_3N_4都十分困难。采用LPCVD或PECVD方法可以在低折射率的SiO2上淀积Si_3N_4薄膜,形成Si_3N_4—SiO2波导结构,减小了波导尺寸,提高了集成度。文章综述新型波导材料Si_3N_4的研究进展,并对其应用进行描述与展望。