Projekt

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Functional Thin-Film Ferroelectric Materials for CMOS compatible Photonics

Titel Englisch Functional Thin-Film Ferroelectric Materials for CMOS compatible Photonics
Gesuchsteller/in Leuthold Juerg
Nummer 158197
Förderungsinstrument ERA-NET
Forschungseinrichtung Institut für elektromagnetische Felder ETH Zürich
Hochschule ETH Zürich - ETHZ
Hauptdisziplin Physik der kondensierten Materie
Beginn/Ende 01.10.2014 - 31.03.2017
Bewilligter Betrag 125'000.00
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Keywords (4)

Ferroelectrics; Si photonics; electro-optic effects; CMOS

Lay Summary (Deutsch)

Lead
In diesem Projekt wird die Herstellung und Charakterisierung von ferroelektrische Materialien im Hinblick auf ihre Anwendung als nichtflüchtige optische Datenspeicher untersucht. Von besonderem Interesse ist dabei der in vielen Ferroelektrika beobachtete elektro-optische Effekte, welcher z.B. in Silizium nicht vorhanden sind. Das besondere Augenmerk gilt den im Dünnschichtverfahren hergestellten ferroelektrischen Materialien, da diese als funktionelle Materialien für CMOS-kompatible Silizium-Photonik verwendet werden könnten. Obwohl die Herstellung von funktionellen ferroelektrischen Schichten bereits mehrmals erwiesen worden ist, sind die aktuellen Herstellungs- und Charakterisierungsverfahren für die Fabrikation auf einem Chip noch nicht geeignet.
Lay summary
Inhalt und Ziele des Projektes:
Im Rahmen dieses interdisziplinären Projekts werden wir die Interaktion von Licht und Materie in ferroelektrischen Dünnschichtmaterialien untersuchen sowie die dafür benötigten Herstellungs- und Charakterisierungsverfahren fortlaufend weiterentwickeln und verbessern.
In einem zweiten Schritt werden wir die Möglichkeiten erkunden, welche diese Materialien für die Realisierung von neuartigen energieeffizienten optischen Komponenten eröffnen.

Wissenschaftlicher und sozialer Kontext:

Die vorgeschlagenen Studien sind ein wichtiger Beitrag für den Fortschritt in der Herstellung und Charakterisierung von photonischen Materialien. Von diesem Projekt erwarten wir umfassende Einsichten in den lichtempfindlichen Prozess bei ferroelektrischen Dünnschichten. Die Einrichtung einer Plattform für CMOS-kompatible ferroelektrische Materialien wird die Realisierung neuartiger optischer Komponenten ermöglichen. Wir erachten dies als ein Projekt von wirtschaftlicher und ökologischer Bedeutung.
Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 22.10.2014

Lay Summary (Englisch)

Lead
Ferroelectric materials have been extensively explored for various practical applications such as nonvolatile memories and capacitors. Of particular interest is the strong electro-optic effect in many ferroelectrics that is absent in silicon. Recently, thin-film ferroelectric materials have attracted increasing attention as advanced functional photonic materials in CMOS compatible silicon photonics. While proof-of-concept demonstrations of functional ferroelectric layers have already been given, neither the manufacturing nor characterization can cope with the challenges posed by a future chip-scale photonic fabrication.
Lay summary
Content and purpose of the research project:
In this interdisciplinary project, we will investigate the light-matter interaction of thin-film ferroelectric materials and develop the related manufacturing and characterization technologies. We will then explore how these novel materials can empower a new generation of energy-efficient optical building blocks that are used in photonics infrastructures.

Scientific and social context of the research project:

The proposed studies represent advancements in photonic material manufacturing and characterization. As an outcome of the project we envision a comprehensive understanding of the photo-responsive process of ferroelectric thin films and the establishment of a platform for CMOS compatible thin-film ferroelectric materials and enabled innovative optical devices. The project is expected to have an economic and ecological impact.
Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 22.10.2014

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Name Institut

Verbundene Projekte

Nummer Titel Start Förderungsinstrument
159565 Plasmonic Active Devices based on Metal Oxides 01.09.2015 Projektförderung (Abt. I-III)

Abstract

Ferroelectric materials have been extensively explored for various practical applications such as nonvolatile memories and capacitors. Of particular interest is the strong electro-optic effect in many ferroelectrics that is absent in silicon. Recently, thin-film ferroelectric materials have attracted increasing attention as advanced functional photonic materials in CMOS compatible silicon photonics. While proof-of-concept demonstrations of functional ferroelectric layers have already been given, neither the manufacturing nor characterization can cope with the challenges posed by a future chip-scale photonic fabrication. In this interdisciplinary project, we will investigate the light-matter interaction of epi-grown thin-film ferroelectric materials and develop the related manufacturing and characterization technologies. As an outcome of the project we envision a deep and comprehensive understanding of the photo-responsive process of ferroelectric thin-films and the establishement of a plaftorm for CMOS compatible ferroelectric thin-films and enabled innovative optical devices. Swiss, Japanese and Italian project partners will work on the device design and fabrication, film integration, material and device characterization, respectively, with mutual collaborations.
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