铌酸锂超构表面——纳米尺度铌酸锂光学结构的成功实现

铌酸锂是一种非常重要的光学功能材料,因其电光效应而闻名,铌酸锂电光调制器能够将电子数据转换为光子信息,被广泛地应用于当今的光通信系统,是实现电光转换的核心元件。类比于硅在微电子中的地位,铌酸锂也被称为光电子时代的“光学硅”。制造高品质、微小化的铌酸锂器件进而实现高集成度的铌酸锂光电芯片,对于提高光通信系统的容量与处理速度具有十分重要的意义。能够实现纳米尺度铌酸锂微纳结构,并实现对光行为的操纵是实现相关高密度集成光电器件的关键所在。但由于铌酸锂的硬度高、化学性质不活泼,传统化学腐蚀与机械刻划方法均无法实现铌酸锂纳米结构的加工,这极大地阻碍了集成化铌酸锂芯片及其器件的发展,这一问题已经困扰科学家近30年。

最近,南开大学物理科学学院许京军教授、任梦昕副教授团队研发了一种新型的铌酸锂微纳结构制备与处理工艺,并基于聚焦离子束刻蚀技术,实现了选择性地轰击与去除铌酸锂分子,在几百纳米厚度的铌酸锂薄膜上成功实现了周期纳米线阵列的加工,获得了具有优异光学功能的铌酸锂超构表面。该超构表面表现出明显的结构共振,展现出优异的透射式结构色效果。该成果标志着人们已经具备了基于铌酸锂实现纳米尺度下对光行为进行精细操控的能力,相关加工技术将为铌酸锂这一独特的光电材料在微纳光子学、集成光子学等领域的应用开启大门。

相关成果已发表在Laser & Photonics Reviews (https://doi.org/10.1002/lpor.201800312)上,许京军、任梦昕为论文通讯作者,南开大学博士生高博锋是论文第一作者,兀伟博士是该技术的工艺工程师。