Ученые ПГНИУ исследовали зависимость плотности дефектов кристалла ниобата лития от параметров его термообработки. Это позволяет изготавливать высокостабильные фотонные интегральные схемы для навигационных систем и оптических систем передачи данных.
Результаты исследования представлены в журнале Chinese Optics Letters. «Характеристики оптической интегральной схемы сильно зависят от того, какое количество дефектов содержится в исходном кристалле, особенно в его приповерхностном слое, где и создаются световоды. Кристаллы разных производителей могут иметь одинаковые паспортные характеристики, и одновременно очень отличаться друг от друга с точки зрения процедуры создания волноводов, так как, свойства приповерхностного слоя не исследуются и не прописываются в паспорте.
Мы подобрали метод травления кристаллов, позволяющий измерить плотность в них определенных дефектов — дислокаций. Результаты этих измерений мы подтвердили с помощью рентгеновского анализа. Кроме того, нам удалось определить, как лучше отжечь кристалл, то есть при какой температуре и сколько времени его нужно держать в печи для уменьшения количества дефектов.
Все это вместе позволяет при производстве отличать плохие кристаллы от хороших и получать оптические волноводы с высокой стабильностью свойств, то есть работающие безотказно в течение десятилетий», — рассказывает участник исследования, руководитель молодежной лаборатории интегральной фотоники ПГНИУ Роман Пономарев.
Для повышения качества создаваемых волноводов ученые нагревали пластины ниобата лития в течение различного времени и исследовали плотность дислокаций после такой обработки. Было показано, что оптимальная температура отжига составляет 500 градусов Цельсия, при длительности четыре часа. При этом плотность дефектов структуры в образцах различных производителей снижалась более, чем в три раза по данным рентгеновского анализа.
Кроме того, ученые обнаружили, что при нагревании готовых интегральных схем, возможно восстановление свойств волноводов. Эти результаты наиболее важны с точки зрения повышения однородности структуры приповерхностного слоя и формирования более стабильных оптических волноводов, интегрально-оптических схем и элементов на кристалле.
По словам ученых новая модель может быть использована и для других типов материалов. Таким образом новый метод применим и для использования в телекоммуникации, навигации и других областях.