Abstract
鋯鈦酸鉛鐵電陶瓷材料(ferroelectric ceramic PZT materials)本身具有良好的壓電、焦電、鐵電及電光特性，可用於非揮發性記憶體、壓力感測器、光閘與高頻聲波元件等。在光學上，由於鋯鈦酸鉛在近紫外線(ultraviolet)到紅外線(infrared)區段有良好的光穿透性，加上材料本身擁有高折射率、低傳導損失與強電光效應(electro-optic effect)的性質，在積體光學元件的應用上相當受到重視。 本論文主要利用鈦酸鍶(strontium titanate, STO)緩衝層(buffer layer)的幫助，以溶膠-凝膠法在非晶態(amorphous)的二氧化矽基板上，沉積具有純鈣鈦礦(perovskite)結晶相的鋯鈦酸鉛薄膜，加上製程條件的改進，使我們得到性質佳的鋯鈦酸鉛光學薄膜。以稜鏡耦合的方式量得薄膜的電光係數後，使用波導基本理論(模態傳播法)與模擬軟體(BeamProp)來設計光波導主動元件(電光調變式Mach-Zehnder光開關)，並利用半導體製程的方式製作元件，最後以端面耦合的方式進行元件功能測試。 藉由鈦酸鍶緩衝層與改良製程方式後，不但有效縮短鍍膜時間，更可得高折射率折射率(2.4427)、低傳導損失(1.03 dB/cm)、表面粗糙度佳(RMS=1.026 nm)的鋯鈦酸鉛光學薄膜，而薄膜的電光係數為24.74 pm/V。經由模擬軟體的驗證，可以使用Top-layer (TiO2)的波導結構來取代傳統的山脊型波導，不但解決了鋯鈦酸鉛難蝕刻、蝕刻參數不穩定與再現性差的問題，也可降低製程上的難度。