肖 靖，常双聚，赵 莉，朱亚彬，陈云琳

(北京交通大学理学院,微纳材料及应用研究所，北京 100044)

0 引 言

铌酸锂(LiNbO3；LN)是一种集铁电、压电、电光、声光、光折变和非线性光学等多种优良特性的人工晶体[1]，有“光学硅”之称[2]。近年来，LN薄膜在硅基光电子集成研制方面具有极大的潜力[3]，尤其在不同掺杂条件下的LN薄膜特性会发生改变，对材料科学和集成光学的发展具有重要意义[4]。基于LN薄膜的异质结制造了如存储器元件、光波导、倍频器、相位调制器、谐振器等集成光学元器件[5]。

掺杂不同元素能有效改变LN晶体的光学及电学性质，且掺杂离子的浓度直接影响晶体的光学性质。研究结果表明，当掺杂浓度分别为6%ZnO(摩尔分数，下同)和5%MgO时，LN∶ZnO和LN∶MgO晶体抗光损伤阈值最高，有关高浓度掺锌(6%)和镁(5%)的铌酸锂晶体制备及提高铌酸锂晶体光学性质方面的研究已得到广泛的关注[6-7]。2019年,Li等[8]发现掺氮铌酸锂(LN∶N)是一种罕见的p型硅基光电导材料，氮掺杂有利于新型铌酸锂光电器件的改进。虽然掺杂可以改善铌酸锂晶体的光学及电学性质，但掺杂后的铌酸锂晶体存在折射率调控不佳、波导曲率过大等缺陷，在集成光学方面的应用存在较大局限性[9]。与铌酸锂晶体相比，铌酸锂薄膜具有更为明显的优势，特别是相比掺杂铌酸锂晶体，掺杂铌酸锂薄膜具备光学带隙和折射率易调控的优点[7]。近年来随着集成光学领域的飞速发展，硅基铌酸锂薄膜的研究成为人们所关注的热点[10]。最近，Zhao等[11]报道了掺杂不同浓度ZnO的LN薄膜的结构及性质，发现随着Zn掺杂浓度从2%增至6%，LN∶ZnO薄膜的折射率从2.018增至2.103，并对LN∶ZnO薄膜的电学性质进行了初步研究。……