众所周知，铌酸锂(LiNbO3)是一种很有前途的光通信和量子光子芯片材料。这种晶体具有优异的电光、声光和非线性光特性，是下一代光通信网络、微波光子系统和量子信息处理的光子器件的核心材料。
南京大学现代工程与应用科学学院的张勇团队提出并实验演示了一种新的非互易近红外(NIR)激光写入技术，可以实现三维LiNbO3纳米畴工程的可控可逆的构建。在此之前，电场极化的LiNbO3铁电畴结构一直停留在微米分辨率的二维结构。与传统的超快激光写入技术不同，本文提出的激光诱导畴工程在很大程度上依赖于激光写入方向。其基本原理为激光诱发电场，并且在激光束的焦点处，近红外光的多光子吸收产生局域温度场，其中两种物理机制主使得光- LiNbO3畴发生相互作用，进而控制铌酸锂晶体的三维畴结构。该技术可以制备出超越现有技术水平的任意三维铁电畴结构。并且LiNbO3畴工程的分辨率可以低至30 nm。该工作以题为“Femtosecond laser writing of lithium niobate ferroelectric nanodomains”的文章发表于Nature上。
利用这一技术，文中制备了两个LiNbO3纳米畴结构作为例子。第一个是尺子形状的畴纳米片。尺子的框架水平宽度为1.3 μm，垂直高度为1.6 μm。这一子形状的畴纳米片是通过重复激光极化加工而成的。标记的宽度分别为200nm、400nm和600nm。不同宽度的编辑则是这是通过采用不同移动距离d的激光写入-擦除形成。此外，尺的厚度也可以通过逐行擦除工艺减少到200nm。另一个是是一个广角非线性衍射光栅，它是通过交替使用激光笔和激光橡皮所制备，制备的结构域尺寸为250 nm，周期为500 nm。证明该技术可以实现纳米尺度的畴纳米片的制备。
对LiNbO3铁电畴的高分辨率可重构操作可以显著提高控制非线性光相互作用的能力，以实现高效的频率转换和窄线宽量子纠缠的产生。除了光学，纳米畴工程技术还为实现高性能铁电畴壁纳米电子器件铺平了道路，可以应用于高容量可重写非易失性存储器。此外，人们可以通过这一技术制造纳米级LiNbO3域阵列来组成超过10 GHz的高频声谐振器和滤波器。
全文链接：
中华人民共和国国家发展和改革委员会 中华人民共和国工业和信息化部 中华人民共和国应急管理部 中华人民共和国生态环境部 中华人民共和国科学技术部 中华人民共和国财政部 中华人民共和国商务部 中国石油和化学工业联合会
江苏省发展和改革委员会 江苏省工业和信息化厅 江苏省财政厅 江苏省生态环境厅 江苏省科学技术厅 江苏省商务厅 江苏省应急管理厅 江苏省市场监督管理局 江苏省统计局
北京市化学工业协会 天津市石油和化工协会 辽宁省石油和化学工业协会 内蒙古石油和化学工业协会 重庆市石油与天然气学会 河北省石油和化学工业协会 山西省化学工业协会 吉林省能源协会 黑龙江省石化行业协会 浙江省石油和化学工业行业协会 安徽省石油和化学工业协会 福建省石油和化学工业协会 江西省石油和化学工业协会 河南省石油和化学工业协会 湖北省石化行业协会 湖南省石油化学工业协会 广东省石油和化学工业协会 海南省石油和化学工业行业协会 四川省化工行业协会 贵州省化学工业协会 云南省化工行业协会 陕西省经济联合会 甘肃省石化工业协会 青海省化工协会
电话：协会：025-8799064 学会：025-86799482
会员服务部：025-86918841
信息部：025-86910067
传真：025-83755381
邮箱：jshghyxh@163.com
邮编：210019
地址：南京市梦都大街50号东楼(省科技工作者活动中心)5楼
增值电信业务经营许可证：苏B2-20110130
备案号：苏ICP备13033418号-1
