清华团队“种”出光通信新材料

随着AI大模型快速迭代，算力集群指数级扩张，芯片内部正上演一场速度与功耗的“交通革命”。

随着传输速率不断提升，传统铜电互连在带宽、损耗和功耗上日益受限。面对日益拥挤的“数据交通”，科学家加速推动“以光代电、光电协同”，为数据铺设“光速公路”。然而，电信号上路需关键“转换枢纽”——电光调制器。硅虽然适合构建光波导和大规模光子集成电路，但本征电光效应弱，难以高效调制，成为硅基光子芯片的性能瓶颈。

面对这一痛点，清华大学材料学院副教授李千团队与合作者在4英寸硅晶圆上成功“种”出高品质钛酸钡薄膜，为解决难题提供了关键“材料底座”。相关成果近日以封面文章形式发表于《工程·变革性材料》创刊号。

《工程·变革性材料》创刊号封面。

硅上“种”出高性能薄膜

在光互连领域，硅作为一种极具优势的波导材料，光学折射率对比度大，拥有成熟的半导体制造工艺。但硅有一个难以回避的“先天缺陷”——几乎不具备本征的线性电光效应。

为突破这一瓶颈，科学家们一直在寻找能与硅光子平台融合的高性能“电光材料”。铌酸锂就是其中的代表，凭借优异的电光和光学性能，近年来已成为集成光子领域的重要材料。不过，其电光系数相对有限，异质集成和微纳加工也较为复杂，这些因素在一定程度上限制了其向更高集成度、更低功耗方向进一步发展。