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公開番号2024150481
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-23
出願番号2024107154,2022579684
出願日2024-07-03,2021-05-03
発明の名称薄膜電気光学導波管変調器装置
出願人アプライドマテリアルズインコーポレイテッド,APPLIED MATERIALS,INCORPORATED
代理人園田・小林弁理士法人
主分類G02F 1/035 20060101AFI20241016BHJP(光学)
要約【課題】電気光学導波管変調器装置を提供する。
【解決手段】電気光学導波管変調器装置は、基板上のシード層であって、シード層の表面と整列した第1の結晶面を有する、シード層と、シード層上で第1の方向に延在し、シード層の表面と整列した第2の結晶面を有する、電気光学チャネルと、第1の方向と直交する第2の方向における、基板上の電気光学チャネルの両側の絶縁体層と、電気光学チャネル及び絶縁体層上の電極バリア層と、第2の方向に延在する電極のうちの1つ又は複数とを含む。シード層及び絶縁体層はそれぞれ、電気光学チャネルより低い屈折率を有する材料を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電気光学導波管変調器装置であって、
基板上のシード層であって、当該シード層の表面と整列した第１の結晶面を有する、シード層、
前記シード層上で第１の方向に延在し、前記シード層の前記表面と整列した第２の結晶面を有する、電気光学チャネル、
前記第１の方向と直交する第２の方向における、前記基板上の前記電気光学チャネルの両側の絶縁体層、
前記電気光学チャネル及び絶縁体層の上の電極バリア層、並びに
前記第２の方向に延在する電極のうちの１つ又は複数
を備え、
前記シード層及び前記絶縁体層がそれぞれ、前記電気光学チャネルより低い屈折率を有する、電気光学導波管変調器装置。
続きを表示（約 940 文字）【請求項２】
前記シード層が、前記シード層の前記表面と整列した（００１）結晶面を有する酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を含む、請求項１に記載の電気光学導波管変調器装置。
【請求項３】
前記電気光学チャネルが、前記シード層の前記表面と整列した（００１）結晶面を有するチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ
３
）及びチタン酸バリウムストロンチウム（ＢａＯ
４
ＳｒＴｉ，ＢＳＴＯ）から選択された材料を含む、請求項２に記載の電気光学導波管変調器装置。
【請求項４】
前記シード層が、約０．２５ｎｍと約５ｎｍとの間の厚さを有する、請求項１に記載の電気光学導波管変調器装置。
【請求項５】
前記電気光学チャネルが、前記第２の方向における約４ｎｍと約５００ｎｍとの間の幅、及び約１００ｎｍと約３００ｎｍとの間の厚さを有する、請求項１に記載の電気光学導波管変調器装置。
【請求項６】
前記シード層がチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ
３
）を含む、請求項１に記載の電気光学導波管変調器装置。
【請求項７】
前記電気光学チャネルが、チタン酸ランタン（Ｌａ
２
Ｔｉ
２
Ｏ
７
）を含む、請求項１に記載の電気光学導波管変調器装置。
【請求項８】
結晶学的に整列した表面を有する基板を形成する方法であって、
イオンビーム支援堆積プロセス及びパルスレーザ堆積プロセスから選択された１つのプロセスを通して、基板上にシード層を堆積させることと、
堆積された前記シード層をアニーリングして、前記シード層の第１の結晶面を前記シード層の表面と整列させることと
を含む方法。
【請求項９】
前記堆積されたシード層のアニーリングが、レーザアニールプロセスを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記シード層が、前記シード層の前記表面と整列した（００１）結晶面を有する酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を含む、請求項８に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、概して、電気光学装置に関し、より具体的には、シリコンプラットフォームに組み込まれた薄膜電気光学導波管（導波路）変調器装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
シリコンフォトニクス（ｓｉｌｉｃｏｎｐｈｏｔｏｎｉｃｓ）は、広範囲の用途向けに高密度で低コストの集積フォトニック回路用のプラットフォームとなっている。チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ
３
、ＢＴＯ）などの電気光学（ＥＯ：ｅｌｅｃｔｒｏ－ｏｐｔｉｃａｌ）材料をシリコンフォトニクスに追加することにより、電力消費を低減しかつ動作速度を向上させることができる、変調器及びスイッチなどの多数の新規な動的フォトニックデバイスが実現可能となる。電気光学（ＥＯ）導波管位相変調器を含む、シリコンプラットフォームに組み込まれた電気光学装置は、単一光子源及び単一光子検出器を使用する全光量子計算（ａｌｌ－ｏｐｔｉｃａｌｑｕａｎｔｕｍｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）などの、台頭しつつある量子技術における重要な要素であり得る。
【０００３】
しかしながら、近い将来の量子技術の進歩のためには、スケーラブルで再現可能な集積電気光学装置のためのアーキテクチャの開発が依然として欠けた要素である。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の実施形態は、概して、電気光学導波管変調器装置に関する。電気光学装置は、基板上のシード層であって、シード層の表面と整列した第１の結晶面を有する、シード層と、シード層上で第１の方向に延在し、シード層の表面と整列した第２の結晶面を有する、電気光学チャネルと、第１の方向と直交する第２の方向における、基板上の電気光学チャネルの両側の絶縁体層と、電気光学チャネル及び絶縁体層上の電極バリア層と、第２の方向に延在する電極のうちの１つ又は複数とを含む。シード層及び絶縁体層はそれぞれ、電気光学チャネルより低い屈折率を有する材料を含む。
【０００５】
本開示の実施形態は、結晶学的に整列した表面を有する基板を形成する方法にさらに関連する。当該方法は、イオンビーム支援堆積プロセス及びパルスレーザ堆積プロセスから選択された１つのプロセスを通して、基板上にシード層を堆積させることと、堆積されたシード層をアニーリングして、シード層の第１の結晶面をシード層の表面と整列させることとを含む。
【０００６】
本開示の実施形態は、電気光学導波管変調器装置を形成する方法にさらに関連する。当該方法は、イオンビーム支援堆積プロセス及びパルスレーザ堆積プロセスから選択された１つのプロセスを通して、基板上にシード層を堆積させることと、堆積されたシード層をアニーリングして、シード層の第１の結晶面をシード層の表面と整列させることと、シード層上に電気光学材料の層を堆積させることと、電気光学材料の堆積された層をアニーリングして、電気光学材料の層の第２の結晶面をシード層の表面と整列させることと、電気光学材料の層をパターニングして、シード層上で第１の方向に延在する電気光学チャネルを形成することとを含む。シード層は、電気光学チャネルより低い屈折率を有する材料を含む。
【０００７】
本開示の上述の特徴を詳しく理解することができるように、実施形態を参照することによって、上記で簡単に要約された本開示のより詳細な説明を得ることができる。実施形態の一部は、添付の図面に示されている。しかし、添付の図面は、例示的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではなく、その他の等しく有効な実施形態も許容し得ることに、留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
一実施形態に係る、電気光学（ＥＯ）導波管変調器の概略図である。
一実施形態に係る、ＥＯ導波管の製造に使用される処理シーケンスのフロー図を示す。
一実施形態に係る、基板処理システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
理解を容易にするために、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。ある実施形態の要素及び特徴は、さらなる記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれ得ると想定されている。
【００１０】
本開示の実施形態は、概して、電気光学（ＥＯ：ｅｌｅｃｔｒｏ－ｏｐｔｉｃａｌ）装置に関し、より具体的には、シリコンプラットフォームに組み込まれた薄膜電気光学（ＥＯ）導波管変調器装置に関する。
（【００１１】以降は省略されています）

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