碳化硅（SiC），作為一種寬禁帶半導(dǎo)體材料，擁有獨(dú)特的物理特性。這些獨(dú)特性質(zhì)使其器件擁有第一代和第二代半導(dǎo)體材料如硅和砷化鎵無法比擬的優(yōu)越性，于是對(duì)社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。比如，受益于碳化硅材料的高電子擊穿電壓，高的電子飽和速率，寬禁帶，高熱導(dǎo)率等特性，碳化硅電力電子器件比硅器件性能更佳和能耗更低。
近日，由第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA）、國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CSA）聯(lián)合主辦，北京麥肯橋新材料生產(chǎn)力促進(jìn)中心有限公司與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)網(wǎng)共同承辦的第七屆國際第三代半導(dǎo)體論壇暨第十八屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇（IFWS & SSLCHINA 2021）在深圳會(huì)展中心舉行。期間，在“IFWS& SSLCHINA 2021：光通信與感知技術(shù)分會(huì)“論壇上，丹麥技術(shù)大學(xué)光子工程系副教授歐海燕分享了“碳化硅，一種新型的集成光子和量子集成光子平臺(tái)”視頻報(bào)告。
報(bào)告中介紹，碳化硅擁有優(yōu)異的光學(xué)特性，如高的二階和三階非線性。利用已經(jīng)開發(fā)好的材料生長和器件制備技術(shù)的杠桿效應(yīng)，碳化硅正成為一種新型的集成光子（PIC）平臺(tái)。不同晶型（6H，4H，3C和非晶）的碳化硅波導(dǎo)的損耗已降至幾個(gè)dB/cm，對(duì)應(yīng)的微腔(光子晶體，微環(huán)，微盤)的品質(zhì)因子也已達(dá)百萬量級(jí)。強(qiáng)的光學(xué)束縛及高品質(zhì)因子的光學(xué)腔使利用實(shí)驗(yàn)室常規(guī)設(shè)備來研究碳化硅的非線性成為可能。比如，四波混頻實(shí)驗(yàn)只需幾十毫瓦的激光泵浦便可觀測(cè)到。這些非線性研究是實(shí)現(xiàn)高級(jí)器件如頻率轉(zhuǎn)換器和光學(xué)頻梳等的理論基礎(chǔ)。
同時(shí)，碳化硅體材料內(nèi)色心（colorcenter）的研究由來已久。對(duì)比金剛石內(nèi)的色心和三五族的量子點(diǎn)，其顯示出許多優(yōu)越性:有些碳化硅色心的發(fā)光波長在通信波導(dǎo)，直接可以利用現(xiàn)有的光通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)量子通信; 有些色心有很長的電子自旋相干時(shí)間，可以用來實(shí)現(xiàn)量子存儲(chǔ)器。基于色心的單光子源和量子存儲(chǔ)器都是構(gòu)建量子集成光子平臺(tái)的關(guān)鍵基礎(chǔ)器件。有些色心可以在室溫下工作，能真正讓量子技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室，得到廣泛應(yīng)用。
對(duì)碳化硅內(nèi)色心的研究及碳化硅波導(dǎo)的研究迎來了歷史的結(jié)合點(diǎn)，也就是將色心集成到高品質(zhì)的光學(xué)腔。這個(gè)結(jié)合預(yù)示著產(chǎn)生影響深遠(yuǎn)的科技成果。作為碳化硅在光學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的先行者，報(bào)告介紹了碳化硅納米光子學(xué)和色心研究的現(xiàn)狀，預(yù)測(cè)其在集成光子學(xué)和量子集成光子學(xué)的前景，并分析存在的挑戰(zhàn)。（內(nèi)容根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)資料整理，如有出入敬請(qǐng)諒解）
