A Strategic Si3N4 materials platform for Integrated Quantum and Nano Technologies (Made in Canada!) Abstract: Silicon nitride has recently gained a lot of interest within the photonic device community, because of its unique properties, as an attractive materials platform of choice for a wide range of applications including sensing, metrology, nonlinear optics, quantum information processing and telecommunications. We report on an optimization procedure for depositing low-loss silicon nitride films at temperatures of 760C and 820C using low-pressure chemical vapor deposition. They were characterized in terms of quality and compositional proximity to stoichiometric silicon nitride. Films deposited at 760C showed a higher stoichiometry, with a silicon-to-nitrogen ratio of 0.744, when compared to the 820C film, which had a ratio of 0.77. We found the film deposited at the lower temperature had a smoother surface and exhibited lower optical losses. We investigated the impact of film stress on the refractive index of the film and found that removing the backside nitride from the wafer after deposition has a major effect on refractive index values. When using these films for integrated nonlinear and quantum applications, such as frequency conversion or soliton generation, knowledge of how the index changes with wafer and fabrication processing is critical for predicting the correct geometries, and the concomitant group velocities, needed to realize such quantum technologies. The measured losses from fabricated devices showed that our nitride material is comparable to the leading foundries if not better than them regarding the film quality and losses.
Une plateforme strategique de materiaux Si3N4 pour les technologies quantiques et nano integrees (fabriquee au Canada !) Resume : Le nitrure de silicium a recemment suscite beaucoup d'interet au sein de la communaute des dispositifs photoniques, en raison de ses proprietes uniques, en tant que plate-forme materielle attrayante de choix pour un large eventail d'applications, notamment la detection, la metrologie, l'optique non lineaire, le traitement de l'information quantique et les telecommunications. Nous rapportons une procedure d'optimisation pour le depot de films de nitrure de silicium a faibles pertes a des temperatures de 760 C et 820 C par depot chimique en phase vapeur a basse pression. Ils ont ete caracterises en termes de qualite et de proximite de composition avec le nitrure de silicium stoechiometrique. Les films deposes a 760 C presentaient une stoechiometrie plus elevee, avec un rapport silicium/azote de 0,744, par rapport au film a 820 C, qui presentait un rapport de 0,77. Nous avons constate que le film depose a la temperature la plus basse avait une surface plus lisse et presentait des pertes optiques plus faibles. Nous avons etudie l'impact de la contrainte du film sur l'indice de refraction du film et avons constate que le retrait du nitrure arriere de la tranche apres le depot avait un effet majeur sur les valeurs de l'indice de refraction. Lors de l'utilisation de ces films pour des applications non lineaires et quantiques integrees, telles que la conversion de frequence ou la generation de solitons, la connaissance de la faCon dont l'indice change avec le traitement de la plaquette et de la fabrication est essentielle pour predire les geometries correctes et les vitesses de groupe concomitantes, necessaires a la realisation de telles technologies quantiques. Les pertes mesurees des appareils fabriques ont montre que notre materiau nitrure est comparable aux principales fonderies, voire meilleur, en termes de qualite du film et de pertes. [] About / A propos The High Throughput and Secure Networks (HTSN) Challenge program is hosting regular virtual seminar series to promote scientific information sharing, discussions, and interactions between researchers. https://nrc.canada.ca/en/research-development/research-collaboration/programs/high-throughput-secure-networks-challenge-program Le programme Reseaux Securises a Haut Debit (RSHD) organise regulierement des series de seminaires virtuels pour promouvoir le partage d'informations scientifiques, les discussions et les interactions entre chercheurs. https://nrc.canada.ca/fr/recherche-developpement/recherche-collaboration/programmes/programme-defi-reseaux-securises-haut-debit Co-sponsored by: National Research Council, Canada. Optonique. Speaker(s): Abubaker Mustafa Tareki, Virtual: https://events.vtools.ieee.org/m/419574