Abstract

In this Letter, we present a method to prepare a mixed electron-beam resist composed of a positive resist (ZEP520A) and C60 fullerene. The addition of C60 to the ZEP resist changes the material properties under electron beam exposure significantly. An improvement in the thermal resistance of the mixed material has been demonstrated by fabricating multimode interference couplers and coupling regions of microring resonators. The fabrication of distributed Bragg reflector structures has shown improvement in terms of pattern definition accuracy with respect to the same structures fabricated with normal ZEP resist. Straight InP membrane waveguides with different lengths have been fabricated using this mixed resist. A decrease of the propagation loss from 6.6 to 3.3dB/cm has been demonstrated.

© 2014 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. Haurylau, G. Chen, H. Chen, J. Zhang, N. A. Nelson, D. H. Albonesi, E. G. Friedman, and P. M. Fauchet, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 1699 (2006).
    [CrossRef]
  2. J. van der Tol, R. Zhang, J. Pello, F. Bordas, G. Roelkens, H. Ambrosius, P. Thijs, F. Karouta, and M. Smit, IET Optoelectron. 5, 218 (2011).
    [CrossRef]
  3. D. Liang, G. Roelkens, R. Baets, and J. Bowers, Materials 3, 1782 (2010).
    [CrossRef]
  4. S. Assefa, F. Xia, and Y. A. Vlasov, Nature 464, 80 (2010).
    [CrossRef]
  5. T. Ishii and K. Shigehara, in Hybrid Nanocomposites for Nanotechnology, L. Merhari, ed. (Springer, 2009), pp. 387–427.
  6. K. Inoue, D. Plumwongrot, N. Nishiyama, S. Sakamoto, H. Enomoto, S. Tamura, T. Maruyama, and S. Arai, Jpn. J. Appl. Phys. 48, 030208 (2009).
    [CrossRef]
  7. J. Lee, Y. Maeda, Y. Atsumi, Y. Takino, N. Nishiyama, and S. Arai, Jpn. J. Appl. Phys. 51, 042201 (2012).
    [CrossRef]
  8. R. S. Ruoff, D. S. Tse, R. Malhotra, and D. C. Lorents, J. Phys. Chem. 97, 3379 (1993).
    [CrossRef]
  9. S. Keyvaninia, M. Muneeb, S. Stankovi, P. J. Van Veldhoven, D. Van Thourhout, and G. Roelkens, Opt. Mater. Express 3, 35 (2013).
    [CrossRef]
  10. D. Taillaert, W. Bogaerts, P. Bienstman, T. F. Krauss, P. van Daele, I. Moerman, S. Verstuyft, K. De Mesel, and R. Baets, IEEE J. Quantum Electron. 38, 949 (2002).
    [CrossRef]
  11. J. Pello, M. Muneeb, S. Keyvaninia, J. J. G. M. van der Tol, G. Roelkens, and M. K. Smit, IEEE Photon. Technol. Lett. 25, 1969 (2013).
    [CrossRef]

2013

S. Keyvaninia, M. Muneeb, S. Stankovi, P. J. Van Veldhoven, D. Van Thourhout, and G. Roelkens, Opt. Mater. Express 3, 35 (2013).
[CrossRef]

J. Pello, M. Muneeb, S. Keyvaninia, J. J. G. M. van der Tol, G. Roelkens, and M. K. Smit, IEEE Photon. Technol. Lett. 25, 1969 (2013).
[CrossRef]

2012

J. Lee, Y. Maeda, Y. Atsumi, Y. Takino, N. Nishiyama, and S. Arai, Jpn. J. Appl. Phys. 51, 042201 (2012).
[CrossRef]

2011

J. van der Tol, R. Zhang, J. Pello, F. Bordas, G. Roelkens, H. Ambrosius, P. Thijs, F. Karouta, and M. Smit, IET Optoelectron. 5, 218 (2011).
[CrossRef]

2010

D. Liang, G. Roelkens, R. Baets, and J. Bowers, Materials 3, 1782 (2010).
[CrossRef]

S. Assefa, F. Xia, and Y. A. Vlasov, Nature 464, 80 (2010).
[CrossRef]

2009

K. Inoue, D. Plumwongrot, N. Nishiyama, S. Sakamoto, H. Enomoto, S. Tamura, T. Maruyama, and S. Arai, Jpn. J. Appl. Phys. 48, 030208 (2009).
[CrossRef]

2006

M. Haurylau, G. Chen, H. Chen, J. Zhang, N. A. Nelson, D. H. Albonesi, E. G. Friedman, and P. M. Fauchet, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 1699 (2006).
[CrossRef]

2002

D. Taillaert, W. Bogaerts, P. Bienstman, T. F. Krauss, P. van Daele, I. Moerman, S. Verstuyft, K. De Mesel, and R. Baets, IEEE J. Quantum Electron. 38, 949 (2002).
[CrossRef]

1993

R. S. Ruoff, D. S. Tse, R. Malhotra, and D. C. Lorents, J. Phys. Chem. 97, 3379 (1993).
[CrossRef]

Albonesi, D. H.

M. Haurylau, G. Chen, H. Chen, J. Zhang, N. A. Nelson, D. H. Albonesi, E. G. Friedman, and P. M. Fauchet, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 1699 (2006).
[CrossRef]

Ambrosius, H.

J. van der Tol, R. Zhang, J. Pello, F. Bordas, G. Roelkens, H. Ambrosius, P. Thijs, F. Karouta, and M. Smit, IET Optoelectron. 5, 218 (2011).
[CrossRef]

Arai, S.

J. Lee, Y. Maeda, Y. Atsumi, Y. Takino, N. Nishiyama, and S. Arai, Jpn. J. Appl. Phys. 51, 042201 (2012).
[CrossRef]

K. Inoue, D. Plumwongrot, N. Nishiyama, S. Sakamoto, H. Enomoto, S. Tamura, T. Maruyama, and S. Arai, Jpn. J. Appl. Phys. 48, 030208 (2009).
[CrossRef]

Assefa, S.

S. Assefa, F. Xia, and Y. A. Vlasov, Nature 464, 80 (2010).
[CrossRef]

Atsumi, Y.

J. Lee, Y. Maeda, Y. Atsumi, Y. Takino, N. Nishiyama, and S. Arai, Jpn. J. Appl. Phys. 51, 042201 (2012).
[CrossRef]

Baets, R.

D. Liang, G. Roelkens, R. Baets, and J. Bowers, Materials 3, 1782 (2010).
[CrossRef]

D. Taillaert, W. Bogaerts, P. Bienstman, T. F. Krauss, P. van Daele, I. Moerman, S. Verstuyft, K. De Mesel, and R. Baets, IEEE J. Quantum Electron. 38, 949 (2002).
[CrossRef]

Bienstman, P.

D. Taillaert, W. Bogaerts, P. Bienstman, T. F. Krauss, P. van Daele, I. Moerman, S. Verstuyft, K. De Mesel, and R. Baets, IEEE J. Quantum Electron. 38, 949 (2002).
[CrossRef]

Bogaerts, W.

D. Taillaert, W. Bogaerts, P. Bienstman, T. F. Krauss, P. van Daele, I. Moerman, S. Verstuyft, K. De Mesel, and R. Baets, IEEE J. Quantum Electron. 38, 949 (2002).
[CrossRef]

Bordas, F.

J. van der Tol, R. Zhang, J. Pello, F. Bordas, G. Roelkens, H. Ambrosius, P. Thijs, F. Karouta, and M. Smit, IET Optoelectron. 5, 218 (2011).
[CrossRef]

Bowers, J.

D. Liang, G. Roelkens, R. Baets, and J. Bowers, Materials 3, 1782 (2010).
[CrossRef]

Chen, G.

M. Haurylau, G. Chen, H. Chen, J. Zhang, N. A. Nelson, D. H. Albonesi, E. G. Friedman, and P. M. Fauchet, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 1699 (2006).
[CrossRef]

Chen, H.

M. Haurylau, G. Chen, H. Chen, J. Zhang, N. A. Nelson, D. H. Albonesi, E. G. Friedman, and P. M. Fauchet, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 1699 (2006).
[CrossRef]

De Mesel, K.

D. Taillaert, W. Bogaerts, P. Bienstman, T. F. Krauss, P. van Daele, I. Moerman, S. Verstuyft, K. De Mesel, and R. Baets, IEEE J. Quantum Electron. 38, 949 (2002).
[CrossRef]

Enomoto, H.

K. Inoue, D. Plumwongrot, N. Nishiyama, S. Sakamoto, H. Enomoto, S. Tamura, T. Maruyama, and S. Arai, Jpn. J. Appl. Phys. 48, 030208 (2009).
[CrossRef]

Fauchet, P. M.

M. Haurylau, G. Chen, H. Chen, J. Zhang, N. A. Nelson, D. H. Albonesi, E. G. Friedman, and P. M. Fauchet, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 1699 (2006).
[CrossRef]

Friedman, E. G.

M. Haurylau, G. Chen, H. Chen, J. Zhang, N. A. Nelson, D. H. Albonesi, E. G. Friedman, and P. M. Fauchet, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 1699 (2006).
[CrossRef]

Haurylau, M.

M. Haurylau, G. Chen, H. Chen, J. Zhang, N. A. Nelson, D. H. Albonesi, E. G. Friedman, and P. M. Fauchet, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 1699 (2006).
[CrossRef]

Inoue, K.

K. Inoue, D. Plumwongrot, N. Nishiyama, S. Sakamoto, H. Enomoto, S. Tamura, T. Maruyama, and S. Arai, Jpn. J. Appl. Phys. 48, 030208 (2009).
[CrossRef]

Ishii, T.

T. Ishii and K. Shigehara, in Hybrid Nanocomposites for Nanotechnology, L. Merhari, ed. (Springer, 2009), pp. 387–427.

Karouta, F.

J. van der Tol, R. Zhang, J. Pello, F. Bordas, G. Roelkens, H. Ambrosius, P. Thijs, F. Karouta, and M. Smit, IET Optoelectron. 5, 218 (2011).
[CrossRef]

Keyvaninia, S.

J. Pello, M. Muneeb, S. Keyvaninia, J. J. G. M. van der Tol, G. Roelkens, and M. K. Smit, IEEE Photon. Technol. Lett. 25, 1969 (2013).
[CrossRef]

S. Keyvaninia, M. Muneeb, S. Stankovi, P. J. Van Veldhoven, D. Van Thourhout, and G. Roelkens, Opt. Mater. Express 3, 35 (2013).
[CrossRef]

Krauss, T. F.

D. Taillaert, W. Bogaerts, P. Bienstman, T. F. Krauss, P. van Daele, I. Moerman, S. Verstuyft, K. De Mesel, and R. Baets, IEEE J. Quantum Electron. 38, 949 (2002).
[CrossRef]

Lee, J.

J. Lee, Y. Maeda, Y. Atsumi, Y. Takino, N. Nishiyama, and S. Arai, Jpn. J. Appl. Phys. 51, 042201 (2012).
[CrossRef]

Liang, D.

D. Liang, G. Roelkens, R. Baets, and J. Bowers, Materials 3, 1782 (2010).
[CrossRef]

Lorents, D. C.

R. S. Ruoff, D. S. Tse, R. Malhotra, and D. C. Lorents, J. Phys. Chem. 97, 3379 (1993).
[CrossRef]

Maeda, Y.

J. Lee, Y. Maeda, Y. Atsumi, Y. Takino, N. Nishiyama, and S. Arai, Jpn. J. Appl. Phys. 51, 042201 (2012).
[CrossRef]

Malhotra, R.

R. S. Ruoff, D. S. Tse, R. Malhotra, and D. C. Lorents, J. Phys. Chem. 97, 3379 (1993).
[CrossRef]

Maruyama, T.

K. Inoue, D. Plumwongrot, N. Nishiyama, S. Sakamoto, H. Enomoto, S. Tamura, T. Maruyama, and S. Arai, Jpn. J. Appl. Phys. 48, 030208 (2009).
[CrossRef]

Moerman, I.

D. Taillaert, W. Bogaerts, P. Bienstman, T. F. Krauss, P. van Daele, I. Moerman, S. Verstuyft, K. De Mesel, and R. Baets, IEEE J. Quantum Electron. 38, 949 (2002).
[CrossRef]

Muneeb, M.

J. Pello, M. Muneeb, S. Keyvaninia, J. J. G. M. van der Tol, G. Roelkens, and M. K. Smit, IEEE Photon. Technol. Lett. 25, 1969 (2013).
[CrossRef]

S. Keyvaninia, M. Muneeb, S. Stankovi, P. J. Van Veldhoven, D. Van Thourhout, and G. Roelkens, Opt. Mater. Express 3, 35 (2013).
[CrossRef]

Nelson, N. A.

M. Haurylau, G. Chen, H. Chen, J. Zhang, N. A. Nelson, D. H. Albonesi, E. G. Friedman, and P. M. Fauchet, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 1699 (2006).
[CrossRef]

Nishiyama, N.

J. Lee, Y. Maeda, Y. Atsumi, Y. Takino, N. Nishiyama, and S. Arai, Jpn. J. Appl. Phys. 51, 042201 (2012).
[CrossRef]

K. Inoue, D. Plumwongrot, N. Nishiyama, S. Sakamoto, H. Enomoto, S. Tamura, T. Maruyama, and S. Arai, Jpn. J. Appl. Phys. 48, 030208 (2009).
[CrossRef]

Pello, J.

J. Pello, M. Muneeb, S. Keyvaninia, J. J. G. M. van der Tol, G. Roelkens, and M. K. Smit, IEEE Photon. Technol. Lett. 25, 1969 (2013).
[CrossRef]

J. van der Tol, R. Zhang, J. Pello, F. Bordas, G. Roelkens, H. Ambrosius, P. Thijs, F. Karouta, and M. Smit, IET Optoelectron. 5, 218 (2011).
[CrossRef]

Plumwongrot, D.

K. Inoue, D. Plumwongrot, N. Nishiyama, S. Sakamoto, H. Enomoto, S. Tamura, T. Maruyama, and S. Arai, Jpn. J. Appl. Phys. 48, 030208 (2009).
[CrossRef]

Roelkens, G.

J. Pello, M. Muneeb, S. Keyvaninia, J. J. G. M. van der Tol, G. Roelkens, and M. K. Smit, IEEE Photon. Technol. Lett. 25, 1969 (2013).
[CrossRef]

S. Keyvaninia, M. Muneeb, S. Stankovi, P. J. Van Veldhoven, D. Van Thourhout, and G. Roelkens, Opt. Mater. Express 3, 35 (2013).
[CrossRef]

J. van der Tol, R. Zhang, J. Pello, F. Bordas, G. Roelkens, H. Ambrosius, P. Thijs, F. Karouta, and M. Smit, IET Optoelectron. 5, 218 (2011).
[CrossRef]

D. Liang, G. Roelkens, R. Baets, and J. Bowers, Materials 3, 1782 (2010).
[CrossRef]

Ruoff, R. S.

R. S. Ruoff, D. S. Tse, R. Malhotra, and D. C. Lorents, J. Phys. Chem. 97, 3379 (1993).
[CrossRef]

Sakamoto, S.

K. Inoue, D. Plumwongrot, N. Nishiyama, S. Sakamoto, H. Enomoto, S. Tamura, T. Maruyama, and S. Arai, Jpn. J. Appl. Phys. 48, 030208 (2009).
[CrossRef]

Shigehara, K.

T. Ishii and K. Shigehara, in Hybrid Nanocomposites for Nanotechnology, L. Merhari, ed. (Springer, 2009), pp. 387–427.

Smit, M.

J. van der Tol, R. Zhang, J. Pello, F. Bordas, G. Roelkens, H. Ambrosius, P. Thijs, F. Karouta, and M. Smit, IET Optoelectron. 5, 218 (2011).
[CrossRef]

Smit, M. K.

J. Pello, M. Muneeb, S. Keyvaninia, J. J. G. M. van der Tol, G. Roelkens, and M. K. Smit, IEEE Photon. Technol. Lett. 25, 1969 (2013).
[CrossRef]

Stankovi, S.

Taillaert, D.

D. Taillaert, W. Bogaerts, P. Bienstman, T. F. Krauss, P. van Daele, I. Moerman, S. Verstuyft, K. De Mesel, and R. Baets, IEEE J. Quantum Electron. 38, 949 (2002).
[CrossRef]

Takino, Y.

J. Lee, Y. Maeda, Y. Atsumi, Y. Takino, N. Nishiyama, and S. Arai, Jpn. J. Appl. Phys. 51, 042201 (2012).
[CrossRef]

Tamura, S.

K. Inoue, D. Plumwongrot, N. Nishiyama, S. Sakamoto, H. Enomoto, S. Tamura, T. Maruyama, and S. Arai, Jpn. J. Appl. Phys. 48, 030208 (2009).
[CrossRef]

Thijs, P.

J. van der Tol, R. Zhang, J. Pello, F. Bordas, G. Roelkens, H. Ambrosius, P. Thijs, F. Karouta, and M. Smit, IET Optoelectron. 5, 218 (2011).
[CrossRef]

Tse, D. S.

R. S. Ruoff, D. S. Tse, R. Malhotra, and D. C. Lorents, J. Phys. Chem. 97, 3379 (1993).
[CrossRef]

van Daele, P.

D. Taillaert, W. Bogaerts, P. Bienstman, T. F. Krauss, P. van Daele, I. Moerman, S. Verstuyft, K. De Mesel, and R. Baets, IEEE J. Quantum Electron. 38, 949 (2002).
[CrossRef]

van der Tol, J.

J. van der Tol, R. Zhang, J. Pello, F. Bordas, G. Roelkens, H. Ambrosius, P. Thijs, F. Karouta, and M. Smit, IET Optoelectron. 5, 218 (2011).
[CrossRef]

van der Tol, J. J. G. M.

J. Pello, M. Muneeb, S. Keyvaninia, J. J. G. M. van der Tol, G. Roelkens, and M. K. Smit, IEEE Photon. Technol. Lett. 25, 1969 (2013).
[CrossRef]

Van Thourhout, D.

Van Veldhoven, P. J.

Verstuyft, S.

D. Taillaert, W. Bogaerts, P. Bienstman, T. F. Krauss, P. van Daele, I. Moerman, S. Verstuyft, K. De Mesel, and R. Baets, IEEE J. Quantum Electron. 38, 949 (2002).
[CrossRef]

Vlasov, Y. A.

S. Assefa, F. Xia, and Y. A. Vlasov, Nature 464, 80 (2010).
[CrossRef]

Xia, F.

S. Assefa, F. Xia, and Y. A. Vlasov, Nature 464, 80 (2010).
[CrossRef]

Zhang, J.

M. Haurylau, G. Chen, H. Chen, J. Zhang, N. A. Nelson, D. H. Albonesi, E. G. Friedman, and P. M. Fauchet, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 1699 (2006).
[CrossRef]

Zhang, R.

J. van der Tol, R. Zhang, J. Pello, F. Bordas, G. Roelkens, H. Ambrosius, P. Thijs, F. Karouta, and M. Smit, IET Optoelectron. 5, 218 (2011).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron.

D. Taillaert, W. Bogaerts, P. Bienstman, T. F. Krauss, P. van Daele, I. Moerman, S. Verstuyft, K. De Mesel, and R. Baets, IEEE J. Quantum Electron. 38, 949 (2002).
[CrossRef]

IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.

M. Haurylau, G. Chen, H. Chen, J. Zhang, N. A. Nelson, D. H. Albonesi, E. G. Friedman, and P. M. Fauchet, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 1699 (2006).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett.

J. Pello, M. Muneeb, S. Keyvaninia, J. J. G. M. van der Tol, G. Roelkens, and M. K. Smit, IEEE Photon. Technol. Lett. 25, 1969 (2013).
[CrossRef]

IET Optoelectron.

J. van der Tol, R. Zhang, J. Pello, F. Bordas, G. Roelkens, H. Ambrosius, P. Thijs, F. Karouta, and M. Smit, IET Optoelectron. 5, 218 (2011).
[CrossRef]

J. Phys. Chem.

R. S. Ruoff, D. S. Tse, R. Malhotra, and D. C. Lorents, J. Phys. Chem. 97, 3379 (1993).
[CrossRef]

Jpn. J. Appl. Phys.

K. Inoue, D. Plumwongrot, N. Nishiyama, S. Sakamoto, H. Enomoto, S. Tamura, T. Maruyama, and S. Arai, Jpn. J. Appl. Phys. 48, 030208 (2009).
[CrossRef]

J. Lee, Y. Maeda, Y. Atsumi, Y. Takino, N. Nishiyama, and S. Arai, Jpn. J. Appl. Phys. 51, 042201 (2012).
[CrossRef]

Materials

D. Liang, G. Roelkens, R. Baets, and J. Bowers, Materials 3, 1782 (2010).
[CrossRef]

Nature

S. Assefa, F. Xia, and Y. A. Vlasov, Nature 464, 80 (2010).
[CrossRef]

Opt. Mater. Express

Other

T. Ishii and K. Shigehara, in Hybrid Nanocomposites for Nanotechnology, L. Merhari, ed. (Springer, 2009), pp. 387–427.

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 (5)

Fig. 1.
Fig. 1.

Process flow for IMOS passive devices. (a) InP wafer bonded to SiO2/Si carrier wafer. (b) Removal of InP substrate and InGaAs sacrificial layer. (c) First EBL for waveguides. (d) Waveguide etching. (e) Second EBL for gratings. (f) Final IMOS wafer after grating etching.

Fig. 2.
Fig. 2.

SEM pictures of the MMI coupler structures fabricated by using (a) normal ZEP resist (b) mixed resist. The corners of the MMIs are highlighted by arrows.

Fig. 3.
Fig. 3.

SEM pictures of the coupling regions of MRRs fabricated by using (a) normal ZEP resist and (b) mixed resist.

Fig. 4.
Fig. 4.

SEM pictures of the DBR structures in the IMOS PCG devices fabricated by using (a) normal ZEP resist and (b) mixed resist.

Fig. 5.
Fig. 5.

Measured insertion loss of the IMOS passive waveguides as a function of waveguide length.

Metrics