[發(fā)明專利]具有高速光阻斷效應(yīng)的硫化砷波導及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810037430.5
• 申請日: 2008-05-15
• 公開（公告）號: CN101281277A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳抱雪;隋國榮;浜中廣見;杜麗萍;孫蓓;陳直
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/132
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種集成光學和光波導技術(shù)，特別涉及一種硫化砷波導及其制造方法。

背景技術(shù)

硫化砷非晶態(tài)半導體在紅外帶域有很好的透明性，光學非線性效應(yīng)比石英玻璃高出兩個數(shù)量級，因此作為一種長波長非線性光學介質(zhì)受到關(guān)注。其中As₂S₃非晶態(tài)半導體的平均配位數(shù)非常接近臨界配位數(shù)，結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì)比較穩(wěn)定，在As₂S₃玻璃光纖上實現(xiàn)光克爾效應(yīng)開關(guān)和光學非線性環(huán)路反射鏡等工作已有報道(M.Asobe等：Photo.Tech.Lett.，Vol.4，p.362，1992；M.Asobe等：Electron.Lett.，Vol.29，p.1966，1993)。與As₂S₃相比As₂S₈非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的共價鍵結(jié)合平均配位數(shù)較低，是一種欠約束軟玻璃態(tài)半導體(Lyubin?V?M等：J?Non?Crystalline?Solids，Vol.135，p.37，1991)，化學鍵缺陷態(tài)濃度較高，能隙內(nèi)存在若干次能級(P.K.Gupta：J.NonCrystalline?Solids，Vol.195，p.158，1996)。利用了次能級電子躍遷對信號光的吸收，我們報告了在As₂S₈薄膜以及用光激勵法制備的As₂S₈條波導上實現(xiàn)光-光效應(yīng)的光阻斷試驗(L.Zou，B.Chen等：Appl.Phy.Lett.，Vol.88，p.153510-1，2006)，這是As₂S₈獨有的現(xiàn)象，在As₂S₃中觀察不到。實驗測得光阻斷效應(yīng)的切斷響應(yīng)為ms量級，恢復有兩個階段，一個是ms量級的早期快過程，另一個是s量級的后期慢過程。恢復響應(yīng)較慢的特性嚴重影響了該效應(yīng)的實際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對As₂S₈波導光阻斷效應(yīng)恢復響應(yīng)較慢的問題，提出了一種具有高速光阻斷效應(yīng)的硫化砷波導及其制造方法，利用摻雜手段，改造As₂S₈波導的能帶結(jié)構(gòu)，提升光阻斷恢復響應(yīng)速度。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種具有高速光阻斷效應(yīng)的硫化砷波導，所述硫化砷波導由一塊襯底基板以及在其上表面覆蓋的一層摻錫硫化砷薄膜組成，摻錫硫化砷薄膜的元素配比為Sn₁As₂₀S₇₉，厚度在0.1～0.5um之間，襯底基板為光學玻璃或光學晶體。

一種具有高速光阻斷效應(yīng)的硫化砷波導的制造方法是，在基板表面覆蓋一層摻錫硫化砷薄膜，制造步驟如下：

1)Sn₁As₂₀S₇₉蒸發(fā)源采用燒結(jié)技術(shù)制備，將Sn₁As₂₀S₇₉中各組分元素按莫爾數(shù)配平，放入石英管中真空封閉，放入高溫電爐中加溫至900℃熔融，攪拌保溫10小時，自然冷卻固化后研磨成粉末；

2)然后采用真空蒸鍍技術(shù)在襯底基板表面上制備成摻錫硫化砷薄膜，真空蒸鍍過程中基板溫度控制在80～90℃之間。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明通過在As₂S₈基質(zhì)材料中摻入微量錫元素的手段，使得隙內(nèi)能級中增加了配價鍵抗鍵態(tài)能級，由此提供了額外的淺能級退激通道，使得制成的薄膜波導的光阻斷效應(yīng)的恢復響應(yīng)速度得到了明顯的提升。

附圖說明

圖1是本發(fā)明As₂S₈非晶態(tài)半導體的光阻斷效應(yīng)圖；

圖2是本發(fā)明As₂S₈非晶態(tài)半導體的恢復過程圖；

圖3是本發(fā)明As₂S₈、P₂As₁₉S₇₉和Sn₁As₂₀S₇₉的可見光光譜圖；

圖4是本發(fā)明P₂As₁₉S₇₉非晶態(tài)半導體的恢復過程圖；

圖5是本發(fā)明He-Cd激光輻照時間和室溫退激費時之間的關(guān)系圖；