我们的世界充满了各种各样的材料，物质，化合物等。 每一种都有其自身的属性，自身的缺点和优点。 许多科学家花了多年的时间试图消除特定材料或化学化合物的缺陷，从而提高其质量，从而扩大了可能的应用范围。 哈佛大学的研究人员就是这样做的。 他们的“实验性”成为非常不寻常的化合物-铌酸锂。 科学家究竟做了什么，得到了什么结果？ 让我们找出答案。 走吧
“主题”：什么，如何以及为什么？
研究的基础是铌酸锂。 这是一种结晶化学化合物，具有化学惰性，并且具有非常令人惊讶的光学性能。 铌酸锂是通过在约1100°C的温度下混合氧化铌和碳酸锂而形成的。 在这种情况下，使用Czochralski方法。
Czochralski方法的晶体生长示意图这种化合物有什么特别之处？ 如前所述，这些是其光学特性。 事实是铌酸锂晶体在0.4-5.0μm的波长范围内是光学透明的，普通光束的折射率为2.29，非常规光束的折射率为2.20。 由于这种特性，该化合物已在许多设备中找到了应用，从移动电话到光调制器。
铌酸锂结构与硅的区别以及与之相关的问题
当我们谈论电子产品时，想到的第一个化学元素是硅。 它被广泛用于电子，包括光电。 它与铌酸锂的主要区别在于化学蚀刻的容易性。 此处理过程用于创建纳米尺寸的结构，例如波导。 反过来，铌酸锂不适合这种处理。
化学蚀刻过程的示意图已经尝试使用离子扩散和质子交换来创建基于铌酸锂的波导。 然而，结果，波导和主体材料之间的光学指数对比度太低。 并且应该有所不同，因为该指示剂越高，光越会通过铌酸锂蚀刻的波导传播得越好，这将充分利用材料的光学特性。
一些研究人员认为，杂交可以解决这个问题。 蚀刻在硅表面上的波导将光引导通过铌酸锂，在那里它利用了材料的透明性及其非线性光学特性。 由于通过硅波导的光与铌酸锂之间的连接太弱，因此该方法非常实用，但是效率很低。
哈佛大学的新方法
使用诸如铌酸锂之类的材料的复杂性促使哈佛大学的研究人员发现了一种新的蚀刻方法。 即，等离子体反应离子蚀刻。
在此过程中，晶体表面（在这种情况下为铌酸锂）被离子轰击。 在这种情况下，在离子与芯片表面上的原子相互作用的过程中，会去除光掩模暴露的区域。
研究负责人Marco Lonchar并非毫无幽默地讲出铌酸锂，如下所示：
多年来，我们一直在处理许多具有良好性能但难以使用的材料。 一种这样的材料是金刚石。 实际上，在钻石上进行蚀刻比在铌酸锂上进行蚀刻更容易，但是它并不以薄膜的形式存在（材料的薄层，从几纳米到几微米）。
单词是单词，但是任何研究都需要物质证据。 这样，产生了微环和几个带，其宽度为大约1μm，并且环的半径为80μm。
可以通过3个步骤来描述创建这种微处理的过程：
使用电子束光刻在光致抗蚀剂层上刻蚀
阶梯状波导样品；
第二步 -将所得模板涂到铌酸锂薄膜上，以保护必要的区域免于进一步处理；
第三步 -使用等离子流离子蚀刻，将氩离子束引向样品。 结果，去除了未被光掩模保护的区域，并且形成了必要的波导。
使研究人员更高兴的是，在1米距离处的光功率损耗约为50％。 之前，使用铌酸锂时，该指标为99％。 根据Lonchar的说法，这是由于光学限制的增加，从而防止了光沿着波导边缘的“泄漏”。
帕多瓦大学的材料科学家Marco Buzzan说：
如果研究结果得到证实，那么即使考虑传统的硅光子器件，这也将增加铌酸锂的重要性。 如此出色的性能，再加上铌酸锂的非线性光学特性，对这项工作非常重视，尤其是在即将到来的集成量子光子学时代。
Lonchar未来研究团队的愿景是将铌酸锂集成到硅光子学中。 但是，鉴于目前根本没有生产基于铌酸锂的器件，目前，它们将不得不再次返回混合模型。 因此，根据Lonchar的说法，它们必须分别由铌酸锂和硅制成芯片，然后将它们组合成一个整体。
要熟悉Lonchar研究小组的报告，请单击
链接 。
结语
然而，铌酸锂在光电子学中的使用有许多困难，还有许多值得努力的优点。 好的老式硅片逐渐淡出背景并成为过去的遗迹的时候也许会到来，但是到目前为止，事实并非如此。 目前，正在进行大量研究，其目的是发现新的化合物和材料，或者对现有化合物和材料进行更精细的研究，目的是在我们的生活的某些领域中使用它们。 完美无止境。 该原则扩展到任何技术的最小细节，有时甚至是最重要的细节。
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