Abstract

Because of stronger optical confinement density, silicon slot waveguides tend to have higher scattering loss than normal ridge waveguides with same sidewall roughness. A wet chemical process is found to be highly effective in reducing the surface roughness and scattering loss. A reduction in scattering loss by 10.2 dB/cm for TE and 8.5 dB/cm for TM polarizations has been achieved.

© 2012 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. V. R. Almeida, Q. Xu, C. A. Barrios, and M. Lipson, Opt. Lett. 29, 1209 (2004).
    [CrossRef]
  2. A. Martinez, J. Blasco, P. Sanchis, J. V. Galan, J. Garcia-Ruperez, E. Jordana, P. Gautier, Y. Lebour, S. Hernandez, R. Guider, N. Daldosso, B. Garrido, J. M. Fedeli, L. Pavesi, J. Marti, and R. Spano, Nano Lett. 10, 1506 (2010).
  3. M. Galli, D. Gerace, A. Politi, M. Liscidini, M. Patrini, L. C. Andreani, A. Canino, M. Miritello, R. L. Savio, A. Irrera, and F. Priolo, Appl. Phys. Lett. 89, 241114 (2006).
    [CrossRef]
  4. J. M. Brosi, C. Koos, L. C. Andreani, M. Waldow, J. Leuthold, and W. Freude, Opt. Express 16, 4177 (2008).
    [CrossRef]
  5. C. A. Barrios, M. J. Bañuls, V. González-Pedro, K. B. Gylfason, B. Sánchez, A. Griol, A. Maquieira, H. Sohlström, M. Holgado, and R. Casquel, Opt. Lett. 33, 708 (2008).
    [CrossRef]
  6. H. Sun, A. Chen, and L. R. Dalton, IEEE Photon. J. 1, 48 (2009).
    [CrossRef]
  7. K. K. Lee, D. R. Lim, L. C. Kimerling, J. Shin, and F. Cerrina, Opt. Lett. 26, 1888 (2001).
    [CrossRef]
  8. M. C. M. Lee and M. C. Wu, J. Microelectromech. Syst. 15, 338 (2006).
    [CrossRef]
  9. D. K. Sparacin, S. J. Spector, and L. C. Kimerling, J. Lightwave Technol. 23, 2455 (2005).
  10. C. P. Michael, M. Borselli, T. J. Johnson, C. Chrystal, and O. Painter, Opt. Express 15, 4745 (2007).
    [CrossRef]
  11. H. Sun, A. Chen, A. Szep, and L. R. Dalton, Opt. Express 17, 22571 (2009).
  12. A. Chen, H. Sun, A. Szep, S. Shi, D. Prather, Z. Lin, R. S. Kim, and D. Abeysinghe, J. Lightwave Technol. 29, 3310 (2011).
  13. S. Franssila, Introduction to Microfabrication (Wiley, 2010).
  14. J. Takahashi, T. Tsuchizawa, T. Watanabe, and S. Itabashi, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 2522 (2004).
    [CrossRef]
  15. FIMMWAVE Version 5.2 Manual (Photon Design, 2009).

2011 (1)

2010 (1)

A. Martinez, J. Blasco, P. Sanchis, J. V. Galan, J. Garcia-Ruperez, E. Jordana, P. Gautier, Y. Lebour, S. Hernandez, R. Guider, N. Daldosso, B. Garrido, J. M. Fedeli, L. Pavesi, J. Marti, and R. Spano, Nano Lett. 10, 1506 (2010).

2009 (2)

H. Sun, A. Chen, and L. R. Dalton, IEEE Photon. J. 1, 48 (2009).
[CrossRef]

H. Sun, A. Chen, A. Szep, and L. R. Dalton, Opt. Express 17, 22571 (2009).

2008 (2)

2007 (1)

2006 (2)

M. Galli, D. Gerace, A. Politi, M. Liscidini, M. Patrini, L. C. Andreani, A. Canino, M. Miritello, R. L. Savio, A. Irrera, and F. Priolo, Appl. Phys. Lett. 89, 241114 (2006).
[CrossRef]

M. C. M. Lee and M. C. Wu, J. Microelectromech. Syst. 15, 338 (2006).
[CrossRef]

2005 (1)

2004 (2)

V. R. Almeida, Q. Xu, C. A. Barrios, and M. Lipson, Opt. Lett. 29, 1209 (2004).
[CrossRef]

J. Takahashi, T. Tsuchizawa, T. Watanabe, and S. Itabashi, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 2522 (2004).
[CrossRef]

2001 (1)

Abeysinghe, D.

Almeida, V. R.

Andreani, L. C.

J. M. Brosi, C. Koos, L. C. Andreani, M. Waldow, J. Leuthold, and W. Freude, Opt. Express 16, 4177 (2008).
[CrossRef]

M. Galli, D. Gerace, A. Politi, M. Liscidini, M. Patrini, L. C. Andreani, A. Canino, M. Miritello, R. L. Savio, A. Irrera, and F. Priolo, Appl. Phys. Lett. 89, 241114 (2006).
[CrossRef]

Bañuls, M. J.

Barrios, C. A.

Blasco, J.

A. Martinez, J. Blasco, P. Sanchis, J. V. Galan, J. Garcia-Ruperez, E. Jordana, P. Gautier, Y. Lebour, S. Hernandez, R. Guider, N. Daldosso, B. Garrido, J. M. Fedeli, L. Pavesi, J. Marti, and R. Spano, Nano Lett. 10, 1506 (2010).

Borselli, M.

Brosi, J. M.

Canino, A.

M. Galli, D. Gerace, A. Politi, M. Liscidini, M. Patrini, L. C. Andreani, A. Canino, M. Miritello, R. L. Savio, A. Irrera, and F. Priolo, Appl. Phys. Lett. 89, 241114 (2006).
[CrossRef]

Casquel, R.

Cerrina, F.

Chen, A.

Chrystal, C.

Daldosso, N.

A. Martinez, J. Blasco, P. Sanchis, J. V. Galan, J. Garcia-Ruperez, E. Jordana, P. Gautier, Y. Lebour, S. Hernandez, R. Guider, N. Daldosso, B. Garrido, J. M. Fedeli, L. Pavesi, J. Marti, and R. Spano, Nano Lett. 10, 1506 (2010).

Dalton, L. R.

H. Sun, A. Chen, and L. R. Dalton, IEEE Photon. J. 1, 48 (2009).
[CrossRef]

H. Sun, A. Chen, A. Szep, and L. R. Dalton, Opt. Express 17, 22571 (2009).

Fedeli, J. M.

A. Martinez, J. Blasco, P. Sanchis, J. V. Galan, J. Garcia-Ruperez, E. Jordana, P. Gautier, Y. Lebour, S. Hernandez, R. Guider, N. Daldosso, B. Garrido, J. M. Fedeli, L. Pavesi, J. Marti, and R. Spano, Nano Lett. 10, 1506 (2010).

Franssila, S.

S. Franssila, Introduction to Microfabrication (Wiley, 2010).

Freude, W.

Galan, J. V.

A. Martinez, J. Blasco, P. Sanchis, J. V. Galan, J. Garcia-Ruperez, E. Jordana, P. Gautier, Y. Lebour, S. Hernandez, R. Guider, N. Daldosso, B. Garrido, J. M. Fedeli, L. Pavesi, J. Marti, and R. Spano, Nano Lett. 10, 1506 (2010).

Galli, M.

M. Galli, D. Gerace, A. Politi, M. Liscidini, M. Patrini, L. C. Andreani, A. Canino, M. Miritello, R. L. Savio, A. Irrera, and F. Priolo, Appl. Phys. Lett. 89, 241114 (2006).
[CrossRef]

Garcia-Ruperez, J.

A. Martinez, J. Blasco, P. Sanchis, J. V. Galan, J. Garcia-Ruperez, E. Jordana, P. Gautier, Y. Lebour, S. Hernandez, R. Guider, N. Daldosso, B. Garrido, J. M. Fedeli, L. Pavesi, J. Marti, and R. Spano, Nano Lett. 10, 1506 (2010).

Garrido, B.

A. Martinez, J. Blasco, P. Sanchis, J. V. Galan, J. Garcia-Ruperez, E. Jordana, P. Gautier, Y. Lebour, S. Hernandez, R. Guider, N. Daldosso, B. Garrido, J. M. Fedeli, L. Pavesi, J. Marti, and R. Spano, Nano Lett. 10, 1506 (2010).

Gautier, P.

A. Martinez, J. Blasco, P. Sanchis, J. V. Galan, J. Garcia-Ruperez, E. Jordana, P. Gautier, Y. Lebour, S. Hernandez, R. Guider, N. Daldosso, B. Garrido, J. M. Fedeli, L. Pavesi, J. Marti, and R. Spano, Nano Lett. 10, 1506 (2010).

Gerace, D.

M. Galli, D. Gerace, A. Politi, M. Liscidini, M. Patrini, L. C. Andreani, A. Canino, M. Miritello, R. L. Savio, A. Irrera, and F. Priolo, Appl. Phys. Lett. 89, 241114 (2006).
[CrossRef]

González-Pedro, V.

Griol, A.

Guider, R.

A. Martinez, J. Blasco, P. Sanchis, J. V. Galan, J. Garcia-Ruperez, E. Jordana, P. Gautier, Y. Lebour, S. Hernandez, R. Guider, N. Daldosso, B. Garrido, J. M. Fedeli, L. Pavesi, J. Marti, and R. Spano, Nano Lett. 10, 1506 (2010).

Gylfason, K. B.

Hernandez, S.

A. Martinez, J. Blasco, P. Sanchis, J. V. Galan, J. Garcia-Ruperez, E. Jordana, P. Gautier, Y. Lebour, S. Hernandez, R. Guider, N. Daldosso, B. Garrido, J. M. Fedeli, L. Pavesi, J. Marti, and R. Spano, Nano Lett. 10, 1506 (2010).

Holgado, M.

Irrera, A.

M. Galli, D. Gerace, A. Politi, M. Liscidini, M. Patrini, L. C. Andreani, A. Canino, M. Miritello, R. L. Savio, A. Irrera, and F. Priolo, Appl. Phys. Lett. 89, 241114 (2006).
[CrossRef]

Itabashi, S.

J. Takahashi, T. Tsuchizawa, T. Watanabe, and S. Itabashi, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 2522 (2004).
[CrossRef]

Johnson, T. J.

Jordana, E.

A. Martinez, J. Blasco, P. Sanchis, J. V. Galan, J. Garcia-Ruperez, E. Jordana, P. Gautier, Y. Lebour, S. Hernandez, R. Guider, N. Daldosso, B. Garrido, J. M. Fedeli, L. Pavesi, J. Marti, and R. Spano, Nano Lett. 10, 1506 (2010).

Kim, R. S.

Kimerling, L. C.

Koos, C.

Lebour, Y.

A. Martinez, J. Blasco, P. Sanchis, J. V. Galan, J. Garcia-Ruperez, E. Jordana, P. Gautier, Y. Lebour, S. Hernandez, R. Guider, N. Daldosso, B. Garrido, J. M. Fedeli, L. Pavesi, J. Marti, and R. Spano, Nano Lett. 10, 1506 (2010).

Lee, K. K.

Lee, M. C. M.

M. C. M. Lee and M. C. Wu, J. Microelectromech. Syst. 15, 338 (2006).
[CrossRef]

Leuthold, J.

Lim, D. R.

Lin, Z.

Lipson, M.

Liscidini, M.

M. Galli, D. Gerace, A. Politi, M. Liscidini, M. Patrini, L. C. Andreani, A. Canino, M. Miritello, R. L. Savio, A. Irrera, and F. Priolo, Appl. Phys. Lett. 89, 241114 (2006).
[CrossRef]

Maquieira, A.

Marti, J.

A. Martinez, J. Blasco, P. Sanchis, J. V. Galan, J. Garcia-Ruperez, E. Jordana, P. Gautier, Y. Lebour, S. Hernandez, R. Guider, N. Daldosso, B. Garrido, J. M. Fedeli, L. Pavesi, J. Marti, and R. Spano, Nano Lett. 10, 1506 (2010).

Martinez, A.

A. Martinez, J. Blasco, P. Sanchis, J. V. Galan, J. Garcia-Ruperez, E. Jordana, P. Gautier, Y. Lebour, S. Hernandez, R. Guider, N. Daldosso, B. Garrido, J. M. Fedeli, L. Pavesi, J. Marti, and R. Spano, Nano Lett. 10, 1506 (2010).

Michael, C. P.

Miritello, M.

M. Galli, D. Gerace, A. Politi, M. Liscidini, M. Patrini, L. C. Andreani, A. Canino, M. Miritello, R. L. Savio, A. Irrera, and F. Priolo, Appl. Phys. Lett. 89, 241114 (2006).
[CrossRef]

Painter, O.

Patrini, M.

M. Galli, D. Gerace, A. Politi, M. Liscidini, M. Patrini, L. C. Andreani, A. Canino, M. Miritello, R. L. Savio, A. Irrera, and F. Priolo, Appl. Phys. Lett. 89, 241114 (2006).
[CrossRef]

Pavesi, L.

A. Martinez, J. Blasco, P. Sanchis, J. V. Galan, J. Garcia-Ruperez, E. Jordana, P. Gautier, Y. Lebour, S. Hernandez, R. Guider, N. Daldosso, B. Garrido, J. M. Fedeli, L. Pavesi, J. Marti, and R. Spano, Nano Lett. 10, 1506 (2010).

Politi, A.

M. Galli, D. Gerace, A. Politi, M. Liscidini, M. Patrini, L. C. Andreani, A. Canino, M. Miritello, R. L. Savio, A. Irrera, and F. Priolo, Appl. Phys. Lett. 89, 241114 (2006).
[CrossRef]

Prather, D.

Priolo, F.

M. Galli, D. Gerace, A. Politi, M. Liscidini, M. Patrini, L. C. Andreani, A. Canino, M. Miritello, R. L. Savio, A. Irrera, and F. Priolo, Appl. Phys. Lett. 89, 241114 (2006).
[CrossRef]

Sánchez, B.

Sanchis, P.

A. Martinez, J. Blasco, P. Sanchis, J. V. Galan, J. Garcia-Ruperez, E. Jordana, P. Gautier, Y. Lebour, S. Hernandez, R. Guider, N. Daldosso, B. Garrido, J. M. Fedeli, L. Pavesi, J. Marti, and R. Spano, Nano Lett. 10, 1506 (2010).

Savio, R. L.

M. Galli, D. Gerace, A. Politi, M. Liscidini, M. Patrini, L. C. Andreani, A. Canino, M. Miritello, R. L. Savio, A. Irrera, and F. Priolo, Appl. Phys. Lett. 89, 241114 (2006).
[CrossRef]

Shi, S.

Shin, J.

Sohlström, H.

Spano, R.

A. Martinez, J. Blasco, P. Sanchis, J. V. Galan, J. Garcia-Ruperez, E. Jordana, P. Gautier, Y. Lebour, S. Hernandez, R. Guider, N. Daldosso, B. Garrido, J. M. Fedeli, L. Pavesi, J. Marti, and R. Spano, Nano Lett. 10, 1506 (2010).

Sparacin, D. K.

Spector, S. J.

Sun, H.

Szep, A.

Takahashi, J.

J. Takahashi, T. Tsuchizawa, T. Watanabe, and S. Itabashi, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 2522 (2004).
[CrossRef]

Tsuchizawa, T.

J. Takahashi, T. Tsuchizawa, T. Watanabe, and S. Itabashi, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 2522 (2004).
[CrossRef]

Waldow, M.

Watanabe, T.

J. Takahashi, T. Tsuchizawa, T. Watanabe, and S. Itabashi, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 2522 (2004).
[CrossRef]

Wu, M. C.

M. C. M. Lee and M. C. Wu, J. Microelectromech. Syst. 15, 338 (2006).
[CrossRef]

Xu, Q.

Appl. Phys. Lett. (1)

M. Galli, D. Gerace, A. Politi, M. Liscidini, M. Patrini, L. C. Andreani, A. Canino, M. Miritello, R. L. Savio, A. Irrera, and F. Priolo, Appl. Phys. Lett. 89, 241114 (2006).
[CrossRef]

IEEE Photon. J. (1)

H. Sun, A. Chen, and L. R. Dalton, IEEE Photon. J. 1, 48 (2009).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol. (2)

J. Microelectromech. Syst. (1)

M. C. M. Lee and M. C. Wu, J. Microelectromech. Syst. 15, 338 (2006).
[CrossRef]

J. Vac. Sci. Technol. B (1)

J. Takahashi, T. Tsuchizawa, T. Watanabe, and S. Itabashi, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 2522 (2004).
[CrossRef]

Nano Lett. (1)

A. Martinez, J. Blasco, P. Sanchis, J. V. Galan, J. Garcia-Ruperez, E. Jordana, P. Gautier, Y. Lebour, S. Hernandez, R. Guider, N. Daldosso, B. Garrido, J. M. Fedeli, L. Pavesi, J. Marti, and R. Spano, Nano Lett. 10, 1506 (2010).

Opt. Express (3)

Opt. Lett. (3)

Other (2)

FIMMWAVE Version 5.2 Manual (Photon Design, 2009).

S. Franssila, Introduction to Microfabrication (Wiley, 2010).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1.
Fig. 1.

SEM images of the silicon slot waveguides (a) before and (b) after 5 cycles of RCA clean. The insets are the corresponding cross-section images.

Fig. 2.
Fig. 2.

Measuring waveguide propagation loss with an approach similar to the cutback method and the theoretical fitting. The waveguide sample has not been treated with the RCA clean. The slot width is 100 nm and the waveguide was cladded with SU8. The insets show the calculated modal profiles.

Fig. 3.
Fig. 3.

Calculated TE model profiles of the silicon slot waveguides with 100 nm slot width: cladded with air, (a) before and (b) after five cycles of RCA clean; cladded with SU8, (c) before and (d) after five cycles of RCA clean.

Tables (2)

Tables Icon

Table 1. Measured Propagation Loss (dB/cm) of Silicon Slot Waveguides (After Average)

Tables Icon

Table 2. Calculated Confinement Factor in the Surface Layers of Sidewalls for Modeling Scattering Loss (SU8 Cladding)

Metrics