[发明专利]磁光薄膜、光隔离器以及制造磁光薄膜的方法

说明书

本申请的实施例提供了一种磁光薄膜、光隔离器以及制造磁光薄膜的方法。该磁光薄膜包括：基底；设置在所述基底之上的扩散阻挡层，所述扩散阻挡层包含金属氧化物；设置在所述扩散阻挡层之上的缓冲层；以及设置在所述缓冲层之上的光隔离层。在这样的实施例中，由于在基底上生长的扩散阻挡层中的金属氧化物是多晶的，更有利于缓冲层在扩散阻挡层上形核，结晶性好。此外，由于金属氧化物具有较高的致密度和热稳定性，因而能够提供稳定可靠的扩散阻挡效果，进一步降低了磁光薄膜的光学损耗。

技术领域

本申请的实施例涉及磁光薄膜材料技术领域，并且更具体地，涉及一种磁光薄膜、光隔离器以及制造磁光薄膜的方法。

背景技术

光隔离器是一种能使得光向一个方向传输、而不能反向传输的光元件。例如，在将光隔离器设置在半导体激光器的出射端后，从激光器射出的光透过光隔离器，能够作为光通信用的光源。相反，要通过光隔离器向半导体激光器入射的光，则会被光隔离器阻止，无法入射到半导体激光器。如果半导体激光器的出射端不设置光隔离器，则反射回来的光会入射到半导体激光器中，导致半导体激光器的振荡特性恶化、输出强度产生变动(产生强度噪声)并且振荡波长发生变化(产生相位噪声)等。不仅是半导体激光器，对于光放大器等有源元件，不期望的光反向入射也会导致这些有源元件的工作特性退化。为此，需要在半导体激光器或者有源元件的输出端设置光隔离器，以避免半导体激光器或者有源元件产生上述不良现象。尤其是在将半导体激光器用作高速光纤通信用的光源时，光源的振荡稳定性是绝对条件，因此必须使用光隔离器。

钇铁石榴石(YIG)磁光材料具有较高的旋光系数、饱和磁化强度、较大的法拉第旋转角等，是目前光隔离器中用于实现光隔离功能的主要磁光材料。然而，由于YIG材料与硅基底之间存在较大的晶格失配和热失配等问题，使其难以与半导体芯片进行集成。为此，通过对YIG材料进行稀土元素掺杂(例如掺杂铈离子Ce³⁺)，能够进一步提升磁光性能，并且通过脉冲激光沉积技术，能够在基底上制备高质量的磁光薄膜，为器件集成化提供了良好的基础。然而，传统的磁光薄膜制备工艺存在结晶性差、步骤复杂等问题，导致磁光薄膜的光学损耗增大，阻碍了单片集成光隔离器的发展。

发明内容

本申请的实施例提供了一种磁光薄膜、光隔离器以及制造磁光薄膜的方法，旨在解决常规磁光薄膜存在的上述问题以及其他潜在的问题。

根据本申请的第一方面，提供了一种磁光薄膜，包括：基底；设置在所述基底之上的扩散阻挡层，所述扩散阻挡层包含金属氧化物；设置在所述扩散阻挡层之上的缓冲层；以及设置在所述缓冲层之上的光隔离层。在这样的实施例中，由于在基底上生长的扩散阻挡层中的金属氧化物是多晶的，更有利于缓冲层在扩散阻挡层上形核，结晶性好。此外，由于金属氧化物具有较高的致密度和热稳定性，因而能够提供稳定可靠的扩散阻挡效果，进一步降低了磁光薄膜的光学损耗。

在一些实施例中，所述金属氧化物包括氧化镁(MgO)和氧化锌(ZnO)中的至少一项。在这样的实施例中，扩散阻挡层中的MgO和/或ZnO具有较高的致密度和热稳定性，因而能够提供稳定可靠的扩散阻挡效果，进一步降低了磁光薄膜的光学损耗。

在一些实施例中，所述扩散阻挡层层的厚度在10nm以下。

在一些实施例中，所述扩散阻挡层层的厚度在3nm与8nm之间的范围内。

在一些实施例中，所述基底包含以下至少一项：硅(Si)、绝缘体上硅(SOI)、以及氮化硅(SiN)。

在一些实施例中，所述缓冲层包含钇铁石榴石(YIG)。

在一些实施例中，所述缓冲层的厚度在90nm与110nm之间的范围内。

在一些实施例中，所述光隔离层包含稀土掺杂的钇铁石榴石。

在一些实施例中，所述稀土掺杂的钇铁石榴石包括铈掺杂的钇铁石榴石(Ce:YIG)。