一种Te基全硫系光波导的制备方法_2

文档序号:9786365阅读:来源:国知局
以硒化物薄膜为衬底材料,碲化物薄膜为光功能传输材料,与现有 的Si02材料相比,碲化物薄膜材料具有更宽的光透过范围(长波截止波长可达~15微米), 可有效减小红外光的吸收。
[0022] 2)本发明方法以硒化物薄膜和碲化物薄膜作为波导结构材料,由于硒化物和碲基 材料属于同一族,材料性能相近,因此可以有效地降低波导光刻退火处理时因膨胀系数的 差异而导致的膜层脱离现象。
【附图说明】
[0023]图1为Te材料、Se基材料、S基材料、ZBLAN材料及Si02材料的透过光谱;
[0024]图2为利用红外椭偏仪测得的Ge24Sb3Se73硫系薄膜和Ge 15Ga1QTe75硫系薄膜各自的 折射率与波长的关系曲线;
[0025] 图3为利用本发明方法制备Te基全硫系光波导的过程中每阶段的结果示意图;
[0026] 图4为实施例一制备得到的Te基全硫系光波导结构的横截面示意图;
[0027] 图5a为利用现有的仿真软件对图4所示的Te基全硫系光波导进行仿真实验在波长 为4.8微米处模拟得到的TE模的模场分布图;
[0028] 图5b为利用现有的仿真软件对图4所示的Te基全硫系光波导进行仿真实验在波长 为4.8微米处模拟得到的TM模的模场分布图。
【具体实施方式】
[0029]以下合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0030] 实施例一:
[0031] 本实施例提出的一种Te基全硫系光波导的制备方法,其包括以下步骤:
[0032] ①取一块尺寸为3厘米X3厘米X0.1厘米、组分为Ge2QSb15Se 65的硫系玻璃(Chg)作 为衬底,该硫系玻璃的上表面和下表面均为通过磨平、抛光技术形成的光滑的表面;然后在 硫系玻璃的光滑的上表面上镀设一层厚度为1.2微米的Ge24Sb3Se73硫系薄膜;接着利用现有 的匀胶机在Ge 24Sb3Se73硫系薄膜上涂覆一层厚度为1.5微米的光刻胶。
[0033]在此具体实施例中,在硫系玻璃的光滑的上表面上镀设一层Ge24Sb3Se7 3硫系薄膜 之前,先对硫系玻璃进行清洗以去除杂质的污染,具体过程为:①-1、将硫系玻璃完全浸入 丙酮中,然后利用超声波清洗20分钟,以去除硫系玻璃上的杂质;①-2、从丙酮中取出第一 次清洗后的硫系玻璃,并将取出的硫系玻璃完全浸入甲醇中,然后利用超声波清洗5分钟, 以初步去除硫系玻璃上残留的丙酮;①-3、从甲醇中取出第二次清洗后的硫系玻璃,并将取 出的硫系玻璃完全浸入异丙醇中,然后利用超声波清洗5分钟,以完全去除硫系玻璃上残留 的丙酮;①-4、从异丙醇中取出清洗干净的硫系玻璃,然后用氮气吹干清洗干净的硫系玻 璃。
[0034] 在此具体实施例中,Ge24Sb3Se73硫系薄膜的镀设采用现有的磁控溅射方法,其中, 磁控溅射镀膜系统的溅射腔室的真空度为2.0 X 10-4帕、起辉气压为3帕,磁控溅射镀膜系统 的溅射气压为〇. 25帕、溅射功率为30瓦特、溅射时间为2小时,向磁控溅射镀膜系统的溅射 腔室内通入的氩气的体积流量为5〇SCCm。
[0035] 在此具体实施例中,光刻胶的涂覆利用现有的匀胶机,其中,匀胶机先慢转后快 转,慢转转速为2000rpm,慢转时间为3秒,快转转速为6000rpm,快转时间为30秒。
[0036] 在此具体实施例中,光刻胶采用AZ5214光刻胶。
[0037] ②利用具有所需掩膜结构的掩膜板对步骤①得到的基材进行曝光和显影,得到具 有掩膜结构的基材。光刻是影响光子学器件质量好坏的重要因素,它一方面决定了光波导 所能达到的尺寸,另一方面决定了光波导线条质量的好坏。
[0038] 在此具体实施例中,步骤②的具体过程为:②-1、利用现有的接触式系统,在掩膜 板紧贴步骤①得到的基材中的光刻胶后对步骤①得到的基材进行曝光,其中,曝光时间为 10秒;②-2、在氢氧化钠碱性显影液中对曝光后的基材进行显影,得到具有掩膜结构的基 材,其中,显影时间为50秒。
[0039]③在步骤②得到的具有掩膜结构的基材上镀设一层厚度为1微米的Ge15Ga1QT e75硫 系薄膜。
[0040]在此具体实施例中,Ge15Ga1QTe75硫系薄膜的镀设采用现有的磁控溅射方法,其中, 磁控溅射镀膜系统的溅射腔室的真空度为2.0 X 10-4帕、起辉气压为3帕,磁控溅射镀膜系统 的溅射气压为〇. 25帕、溅射功率为30瓦特、溅射时间为2小时,向磁控溅射镀膜系统的溅射 腔室内通入的氩气的体积流量为5〇SCCm。
[0041 ]④将步骤③得到的基材完全浸入有机溶剂中,利用有机溶剂溶解步骤③得到的基 材上的光刻胶,同时也带走了位于光刻胶上方的Gei5Ga1QTe75硫系薄膜时,再利用超声波清 洗10分钟,形成Te基全硫系光波导。
[0042]在此具体实施例中,有机溶剂为浓度为99.9%的N-甲基吡咯烷酮。
[0043] 实施例二:
[0044] 本实施例提出的一种Te基全硫系光波导的制备方法,其包括以下步骤:
[0045] ①取一块尺寸为3厘米X3厘米X0.1厘米、组分为Ge2〇Sb15Se 65的硫系玻璃(Chg)作 为衬底,该硫系玻璃的上表面和下表面均为通过磨平、抛光技术形成的光滑的表面;然后在 硫系玻璃的光滑的上表面上镀设一层厚度为1微米的Ge 24Sb3Se73硫系薄膜;接着利用现有的 匀胶机在Ge24Sb 3Se73硫系薄膜上涂覆一层厚度为1.8微米的光刻胶。
[0046] 在此具体实施例中,在硫系玻璃的光滑的上表面上镀设一层Ge24Sb3Se73硫系薄膜 之前,先对硫系玻璃进行清洗以去除杂质的污染,具体过程为:①-1、将硫系玻璃完全浸入 丙酮中,然后利用超声波清洗18分钟,以去除硫系玻璃上的杂质;①-2、从丙酮中取出第一 次清洗后的硫系玻璃,并将取出的硫系玻璃完全浸入甲醇中,然后利用超声波清洗8分钟, 以初步去除硫系玻璃上残留的丙酮;①-3、从甲醇中取出第二次清洗后的硫系玻璃,并将取 出的硫系玻璃完全浸入异丙醇中,然后利用超声波清洗6分钟,以完全去除硫系玻璃上残留 的丙酮;①-4、从异丙醇中取出清洗干净的硫系玻璃,然后用氮气吹干清洗干净的硫系玻 璃。
[0047] 在此具体实施例中,Ge24Sb3Se73硫系薄膜的镀设采用现有的磁控溅射方法,其中, 磁控溅射镀膜系统的溅射腔室的真空度为1.8 X 10-4帕、起辉气压为3.2帕,磁控溅射镀膜系 统的溅射气压为〇. 22帕、溅射功率为25瓦特、溅射时间为3小时,向磁控溅射镀膜系统的溅 射腔室内通入的氩气的体积流量为52SCCm。
[0048] 在此具体实施例中,光刻胶的涂覆利用现有的匀胶机,其中,匀胶机先慢转后快 转,慢转转速为2000rpm,慢转时间为3秒,快转转速为6000rpm,快转时间为30秒。
[0049] 在此具体实施例中,光刻胶采用AZ5214光刻胶。
[0050] ②利用具有所需掩膜结构的掩膜板对步骤①得到的基材进行曝光和显影,得到具 有掩膜结构的基材。光刻是影响光子学器件质量好坏的重要因素,它一方面决定了光波导 所能达到的尺寸,另一方面决定了光波导线条质量的好坏。
[0051 ]在此具体实施例中,步骤②的具体过程为:②-1、利用现有的接触式系统,在掩膜 板紧贴步骤①得到的基材中的光刻胶后对步骤①得到的基材进行曝光,其中,曝光时间为8 秒;②-2、在氢氧化钠碱性显影液中对曝光后的基材进行显影,得到具有掩膜结构的基材, 其中,显影时间为45秒。
[0052]③在步骤②得到的具有掩膜结构的基材上镀设一层厚度为0.8微米的Ge15Ga1QT e75 硫系薄膜。
[0053]在此具体实施例中,Ge15Ga1QTe75硫系薄膜的镀设采用现有的磁控
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