Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub> ultrathin multilayer stacks grown by atomic layer deposition as perspective for optical waveguides applications

POSTER

Abstract

Nanolaminate multilayers made of Al2O3 and Y2O3 bilayer slabs were grown at 250 °C via thermal Atomic Layer Deposition (ALD). Several samples were prepared, where the number of ALD cycles for the Al2O3 slab was kept constant at 17 ALD cycles (2nm), while the number for the Y2O3 slabs was varied from 1 to 100. An optical model was built and adapted for each sample considering the Cauchy relationship, which was used to simulate the optical response for transparent materials. The thickness obtained from the optical model was in agreement with the thickness of cross-sectional SEM images. The optical band gap, obtained from single-effective-oscillator model, varied from 5.45 to 4.24 eV as a function of the Y2O3 slab thickness. The refractive index as well as the optical band gap can be modulated systematically using the Al2O3:Y2O3 ratio as control parameter. By means of simulated propagation modes it is shown that there is a multimode behavior for thickness around 200 nm at wavelengths between 300 and 1550 nm. This study reveals the possibility of using Al2O3-Y2O3 nanolaminates as the core of optical waveguides useful in miniature optical circuits.

*Work supported by PAPIIT and PAPIME projects: IN112117, IN107715 and PE101317.

Presenters

  • Javier Alonso Lopez Medina

    • CONACYT - Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México

Authors

  • Javier Alonso Lopez Medina

    • CONACYT - Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México
  • Hugo Borbón Nuñez

    • CONACYT - Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México
  • Eder Lizarraga Medina

    • Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México
    • Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Universidad Nacional Autonoma de Mexico
  • Eduardo Murillo Bracamontes

    • Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México
    • Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Universidad Nacional Autonoma de Mexico
  • Roberto Machorro

    • Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México
    • Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Universidad Nacional Autonoma de Mexico
  • Nicola Nedev

    • Instituto de Ingeniería, Universidad Autónoma de Baja california
    • Universidad Autónoma de Baja California, Instituto de Ingeniería
  • Heriberto Márquez

    • Centro de Investigación Científica y Educación Superior de Ensenada - CICESE
  • Gerardo Soto

    • Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México
    • Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Universidad Nacional Autonoma de Mexico
  • Mario Farías Sánchez

    • Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México
    • Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Universidad Nacional Autonoma de Mexico
  • Hugo Tiznado

    • Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México
    • Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Universidad Nacional Autonoma de Mexico