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Aplicación del amplificador de alto voltaje ATA-7020 en la polarización periódica a escala de oblea de niobato de litio de capa fina

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Aplicación del amplificador de alto voltaje ATA-7020 en la polarización periódica a escala de oblea de niobato de litio de capa fina

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Nombre del experimento：Wafer-Scale Periodic Poling of Thin-Film Lithium Niobate

Dirección de la investigación：circuitos fotónicos integrados no lineales (PIC)

Contenido del experimento：Compuesto por electrodos positivos en forma de peine y electrodos negativos planos, se aplicó un patrón de Cr más Au de 70 nm de grosor en la película de niobato de litio de capa fina

600 nm de espesor mediante fotolitografía. Al ser adaptables para la producción en serie, se variaron las anchuras de los peines con sus correspondientes

periodos, y las almohadillas se agruparon por polaridad dentro de cada bloque. De este modo, se puede fabricar la estructura de dominio periódico en toda la oblea

aplicando una forma de onda de tensión coherente con el menor número posible de operaciones. La alta calidad de la polarización se confirmó mediante la caracterización por confocal

confocal de segundo armónico, que muestra ciclos de trabajo del 50%, suficientes áreas efectivas de pulido, finas paredes de dominio y conmutación en todo el espesor de la película,

y uniformidad general a lo largo de los ejes z e y. Como resultado, las longitudes de inversión oscilan entre 0,5 y 10,17 mm en toda la oblea y un área máxima de ~1 cm2

con una sola manipulación con periodos que van de 4,38 a 5,51 µm, lo que resulta adecuado para posibles aplicaciones χ(2) en bandas de telecomunicaciones.

Ampliando el zoom a toda la oblea, obtuvimos resultados de pulido uniformes y de alta fidelidad con una tasa de éxito del 100% y una tasa media de alta calidad del 98%

en los 21 bloques. Este innovador método no sólo supera las pruebas de concepto tradicionales a escala de chip, sino que también allana el camino para el desarrollo masivo de sistemas de polimerización de alta frecuencia

fabricación en masa de dispositivos PPLNOI, lo que supone un salto significativo hacia la producción a escala industrial. Nuestro método, listo para su aplicación en multitud de

procesos no lineales para PICs complejos multifuncionales, representa un avance sustancial en el campo, ofreciendo una solución escalable y eficiente a la

los investigadores y fabricantes.

Equipo de prueba：ATA-7020 Amplificador de alto voltaje, generador de forma de onda,osciloscopio.

Proceso experimental：

La oblea con la capa de electrodos se conectó al circuito mostrado en la figura 1a mediante un par de sondas. Para evitar la rotura del aire causada por la alta intensidad del campo eléctrico, se dejó caer una fina capa de aceite de silicona sobre la superficie del electrodo antes de la polarización. El amplificador de tensión (Aigtek ATA-7020) amplifica el pulso preestablecido generado a partir del generador de forma de onda arbitraria (AWG) (Rigol DG4062) como entrada del circuito. Con un osciloscopio (Tektronix TDS 2024C) monitorizamos en tiempo real tanto la señal de pulso amplificada como la corriente de polarización a modo de realimentación. Se conectaron en serie una resistencia de alto voltaje y un diodo en el bucle para proteger el circuito contra la corriente elevada y el reflujo.

Polarización periódica a escala de oblea de una película delgada de niobato de litio

Figura 1. (a) Diagrama esquemático de la configuración del circuito para la polarización por campo eléctrico de LNOI. (b) Una imagen típica de microscopio confocal con electrodo y estructuras de dominio polarizadas con un conjunto típico de parámetros de polarización. Las flechas representan la polarización espontánea Ps en cada dominio. Los 2 µm

de 2 µm.

Resultado del experimento：Hemos diseñado y exhibido un procesamiento de polarización periódica de alta calidad adaptado a la plataforma PPLNOI a escala de oblea. Aprovechando los principios de la conmutación de dominios ferroeléctricos, hemos optimizado la forma del pulso de pulido y los tiempos de repetición para un pulido de alta calidad, garantizando ciclos de trabajo del 50% con suficientes áreas de pulido efectivas, paredes de dominio finas, inversión en todo el espesor de la película y uniformidad general a lo largo de los ejes z e y. Las anchuras de las líneas de peine se ajustan meticulosamente para que sean compatibles con los periodos de pulido, y las almohadillas de electrodos dentro de un

dentro de un bloque, correspondientes a longitudes de intervalo de polarización similares, se agrupan estratégicamente para facilitar un alto rendimiento y una conmutación de dominios de alta calidad.

Gracias al cuidadoso diseño de los electrodos y a la optimización de los parámetros, las longitudes de inversión oscilan entre 0,5 y 10,17 mm y se puede pulir un área máxima de ~1 cm2 en una sola operación. El rendimiento de pulido uniforme y de alta calidad resultante, con un intervalo de periodos de 4,38 a 5,51 µm, demuestra una tasa de éxito del 100% y una tasa media de alta calidad del 98%.

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