眾所周知，鈮酸鋰(LiNbO3)是一種很有前途的光通信和量子光子芯片材料。這種晶體具有優異的電光、聲光和非線性光特性，是下一代光通信網絡、微波光子系統和量子信息處理的光子器件的核心材料。
南京大學現代工程與應用科學學院的張勇團隊提出并實驗演示了一種新的非互易近紅外(NIR)激光寫入技術，可以實現三維LiNbO3納米疇工程的可控可逆的構建。在此之前，電場極化的LiNbO3鐵電疇結構一直停留在微米分辨率的二維結構。與傳統的超快激光寫入技術不同，本文提出的激光誘導疇工程在很大程度上依賴于激光寫入方向。其基本原理為激光誘發電場，并且在激光束的焦點處，近紅外光的多光子吸收產生局域溫度場，其中兩種物理機制主使得光- LiNbO3疇發生相互作用，進而控制鈮酸鋰晶體的三維疇結構。該技術可以制備出超越現有技術水平的任意三維鐵電疇結構。并且LiNbO3疇工程的分辨率可以低至30 nm。該工作以題為“Femtosecond laser writing of lithium niobate ferroelectric nanodomains”的文章發表于Nature上。
利用這一技術，文中制備了兩個LiNbO3納米疇結構作為例子。第一個是尺子形狀的疇納米片。尺子的框架水平寬度為1.3 μm，垂直高度為1.6 μm。這一子形狀的疇納米片是通過重復激光極化加工而成的。標記的寬度分別為200nm、400nm和600nm。不同寬度的編輯則是這是通過采用不同移動距離d的激光寫入-擦除形成。此外，尺的厚度也可以通過逐行擦除工藝減少到200nm。另一個是是一個廣角非線性衍射光柵，它是通過交替使用激光筆和激光橡皮所制備，制備的結構域尺寸為250 nm，周期為500 nm。證明該技術可以實現納米尺度的疇納米片的制備。
對LiNbO3鐵電疇的高分辨率可重構操作可以顯著提高控制非線性光相互作用的能力，以實現高效的頻率轉換和窄線寬量子糾纏的產生。除了光學，納米疇工程技術還為實現高性能鐵電疇壁納米電子器件鋪平了道路，可以應用于高容量可重寫非易失性存儲器。此外，人們可以通過這一技術制造納米級LiNbO3域陣列來組成超過10 GHz的高頻聲諧振器和濾波器。
全文鏈接：
中華人民共和國國家發展和改革委員會 中華人民共和國工業和信息化部 中華人民共和國應急管理部 中華人民共和國生態環境部 中華人民共和國科學技術部 中華人民共和國財政部 中華人民共和國商務部 中國石油和化學工業聯合會
江蘇省發展和改革委員會 江蘇省工業和信息化廳 江蘇省財政廳 江蘇省生態環境廳 江蘇省科學技術廳 江蘇省商務廳 江蘇省應急管理廳 江蘇省市場監督管理局 江蘇省統計局
北京市化學工業協會 天津市石油和化工協會 遼寧省石油和化學工業協會 內蒙古石油和化學工業協會 重慶市石油與天然氣學會 河北省石油和化學工業協會 山西省化學工業協會 吉林省能源協會 黑龍江省石化行業協會 浙江省石油和化學工業行業協會 安徽省石油和化學工業協會 福建省石油和化學工業協會 江西省石油和化學工業協會 河南省石油和化學工業協會 湖北省石化行業協會 湖南省石油化學工業協會 廣東省石油和化學工業協會 海南省石油和化學工業行業協會 四川省化工行業協會 貴州省化學工業協會 云南省化工行業協會 陜西省經濟聯合會 甘肅省石化工業協會 青海省化工協會
電話：協會：025-8799064 學會：025-86799482
會員服務部：025-86918841
信息部：025-86910067
傳真：025-83755381
郵箱：jshghyxh@163.com
郵編：210019
地址：南京市夢都大街50號東樓(省科技工作者活動中心)5樓
蘇公網安備 32010502010057號
備案號：蘇ICP備2026013520號-2 “堅決打贏禁毒人民戰爭”專欄—法律法規
電話：025-8799064
會員服務部：86918841
信息部：86910067
傳真：025-83755381
郵箱：jshghyxh@163.com
郵編：210019
地址：南京市夢都大街50號東樓(省科技工作者活動中心)5樓
