薄膜鋯鈦酸鉛鐵電材料可在氧化硅上完成大尺寸、高質量晶體薄膜沉積生長，利于實現低成本、大規模生產使用。該材料有望突破傳統材料體系在帶寬和能效上的設計瓶頸，實現低能耗、高速率、高度集成的片上電光調制。

中國科學院半導體研究所研究員李明聯合中國科學院大學杭州高等研究院研究員邱楓，對晶圓級鋯鈦酸鉛薄膜材料的制備與加工展開攻關。該研究利用液相沉積與磁控濺射組合工藝完成了4英寸晶圓薄膜的低成本大規模制備，研制出首個公開報道的新型鋯鈦酸鉛光子集成工藝開發套件PDK庫。這一研究實現了從材料生長到器件設計與制備的全流程自主可控研發，突破了傳統光學材料在制造高速電光調制器時面臨的調制帶寬和能效瓶頸。

測試顯示，研究制備的馬赫-曾德爾電光調制器高頻調制帶寬大于70GHz，調制效率1.3V·cm；微環調制器調制帶寬大于50GHz，調制效率0·56V·cm。與硅和薄膜鈮酸鋰等傳統光學材料相比，該材料在保留高調制帶寬的同時提升了調制效率。首版PDK器件庫包括多模干涉器、光柵耦合器、交叉器等。通過模型設計和工藝優化迭代，整體器件性能和器件庫完備性存在提升空間。

這一成果有望助力下一代新型光學材料平臺與工藝技術的研發和產業化應用，為光通信和光計算等信息光子技術發展提供材料支撐平臺。

近日，相關研究成果發表在《半導體學報》（Journal of Semiconductors）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術部和浙江省的支持。