中國粉體網(wǎng)訊  據(jù)四川日報4月15日消息，電子科技大學(xué)聯(lián)合清華大學(xué)、中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所成功研制出國際首個氮化鎵量子光源芯片，這是電子科技大學(xué)“銀杏一號”城域量子互聯(lián)網(wǎng)研究平臺取得的重要進展。

該成果以“Quantum Light Generation Based on GaN Microring toward Fully On-Chip Source”為題，發(fā)表在國際著名學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上，并被選為“物理亮點”進行重點宣傳報道，天府絳溪實驗室為署名單位之一。

圖源：Physical Review Letters官網(wǎng)

量子光源芯片是量子互聯(lián)網(wǎng)的核心器件，可以看作是點亮“量子房間”的“量子燈泡”，讓聯(lián)網(wǎng)用戶擁有進行量子信息交互的能力。

目前，量子光源芯片多使用氮化硅等材料進行研制，與之相比，氮化鎵量子光源芯片在輸出波長范圍等關(guān)鍵指標(biāo)上取得突破，輸出波長范圍從25.6納米增加到100納米，并可朝著單片集成發(fā)展。

氮化鎵量子光源芯片的制備基礎(chǔ)是高品質(zhì)因子和低損耗微腔的研制，其關(guān)鍵點在于高晶體質(zhì)量的氮化鎵薄膜制備以及氮化鎵波導(dǎo)的刻蝕工藝。

其中，藍寶石襯底，是量子光源芯片的“底座”，氮化鎵需要在上面“安家”“生長”。但兩種不同的晶體要“生活”在一起，容易產(chǎn)生晶格失配這樣的“摩擦”，難以生成高質(zhì)量氮化鎵薄膜。為減少薄膜的缺陷，提高其晶體質(zhì)量，他們在研究中加入了一個“緩沖層”，最終獲得了用于此次量子光源研制的高晶體質(zhì)量氮化鎵薄膜。

研究團隊通過迭代電子束曝光和干法刻蝕工藝，攻克高質(zhì)量氮化鎵晶體薄膜生長、波導(dǎo)側(cè)壁與表面散射損耗等技術(shù)難題，成功獲得了低損耗氮化鎵光波導(dǎo)和百萬品質(zhì)因子的氮化鎵光學(xué)微腔，在國際上首次將氮化鎵材料運用于量子光源芯片。

研究團隊發(fā)現(xiàn)，氮化鎵不僅可以用于激光輸出、光學(xué)濾波和單光子探測等光學(xué)功能，還能夠制備量子光源，滿足全集成光子量子芯片的需求。大容量量子存儲中繼、多波長量子光源……隨著一個個成果的取得，大容量、長距離、高保真量子互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的“四川方案”正在形成。

參考來源：四川日報、電子科技大學(xué)

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/梧桐）

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