온 칩 리튬 나이오베이트 광소자의 이온 주입 손상으로 인한 광손실 성능 한계 극복 연구

Abstract

리튬 나이오베이트는 전기적으로 조절 가능한 특성과 높은 2차 비선형성으로 인해 온 칩 광학 회로 분야에서 크게 주목받고 있는 물질이다. 이에 따라 더 통합된 온 칩 광학 소자를 제작하기 위해 광학 거리가 증가함에 따른 높아지는 광손실을 줄이기위한 연구가 활발히 진행 중이다. 그러나 현재 이러한 연구는 리튬 나이오베이트 박막을 제작할 때 수반되는 이온 주입에 의한 손실에 의해 제한되고 있다. 따라서 본 논문에서는 증가하는 광학 거리에 따른 광 손실을 줄이기 위해 기존에 사용하던 이온 주입 방식으로 제작된 리튬 나이오베이트 박막에 열처리과정을 적용해 그 효과를 확인하였다. 이 과정에서 러더퍼드 후방 산란 측정 결과와 디스크형 광공진기에 대한 품질 지수 변화를 분석하였다. 특히, 품질 지수의 경우 그 변화량이 가장 클 때, 기존 $1.37 \times 10^6$에서 열처리 후 $3.80 \times 10^6$으로 증가하였다. 또한 본 논문에서는 저손실의 박막 제작을 위한 방법으로 웨이퍼 본딩과 고품질 연마 기술을 제안한다.