[發(fā)明專利]具有空氣隔離槽結(jié)構(gòu)的低功耗聚合物熱光開關(guān)及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310210230.6
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN103293714A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟杰;張大明;王希斌;孫健;王菲;孫小強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 張景林;王恩遠(yuǎn)

1.一種具有空氣隔離槽結(jié)構(gòu)的低功耗聚合物熱光開關(guān)，從下至上依次由襯底（1）、SiO₂下包層（2）、波導(dǎo)芯層（3）、波導(dǎo)上包層（4）和微加熱電極（5）五部分構(gòu)成，波導(dǎo)芯層（3）采用馬赫-曾德爾干涉儀（MZI）型結(jié)構(gòu)，由光信號輸入?yún)^(qū)（101）、3-dB?Y分支分束器（102）、波導(dǎo)互作用區(qū)（103）、3-dB?Y分支耦合器（104）和光信號輸出區(qū)（105）組成，微加熱電極（5）位于波導(dǎo)互作用區(qū)（103）的波導(dǎo)臂上，其特征在于：波導(dǎo)互作用區(qū)（103）的波導(dǎo)上包層（4）以微加熱電極（5）為掩膜被刻蝕成空氣隔離槽（9）結(jié)構(gòu)。

2.權(quán)利要求1所述的一種具有空氣隔離槽結(jié)構(gòu)的低功耗聚合物熱光開關(guān)的制備方法，其步驟如下：

（1）選擇襯底和下包層

選用硅片作為襯底（1），在其上沉積2～5微米厚的SiO₂作為下包層（2），然后依次采用丙酮、乙醇和去離子水進(jìn)行清洗；

（2）制備波導(dǎo)芯層

將作為芯層的SU-82005光刻膠滴在SiO₂下包層（2）上，在2000～3000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下旋涂成膜，旋涂的時(shí)間為20～40秒；然后采用階梯升溫的方法進(jìn)行前烘固化，得到的芯層材料的厚度為3～5微米；

然后將與熱光開關(guān)波導(dǎo)圖形結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的鉻掩膜板（6）放置在芯層材料上，用365～400納米紫外光進(jìn)行照射，曝光時(shí)間為6～8秒，通過曝光把熱光開關(guān)的波導(dǎo)圖形轉(zhuǎn)移到芯層上；然后去除鉻掩膜板（6），通過中烘使曝光部分的SU-82005光刻膠交聯(lián)固化；再在室溫下使用SU-82005專用顯影液對中烘后的芯層進(jìn)行顯影，顯影時(shí)間為20～40秒，之后將樣片反復(fù)浸入到異丙醇溶液中進(jìn)行沖洗，去除未交聯(lián)固化的SU-82005光刻膠；再用去離子水沖洗，吹干后后烘，從而在SiO₂下包層（2）上得到馬赫-曾德爾干涉儀（MZI）型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的芯層（3）；（3）制備波導(dǎo)上包層

將P（MMA-GMA）上包層材料滴在下包層（2）和芯層（3）上，在2000～3000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下旋涂成膜，旋涂的時(shí)間為20～40秒；最后在120～130℃的條件下固化2～3小時(shí)，得到的上包層（4）的厚度為3～6微米；

（4）制備電極

在上包層（4）上用蒸發(fā)的方法蒸鍍一層400～800納米厚的鋁膜，然后將紫外正性光刻膠（7）滴在鋁膜上，在2000～3000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下旋涂成膜，旋涂的時(shí)間為20～40秒；最后在85～90℃的條件下固化20～25分鐘；

將與熱光開關(guān)電極圖形相同的鉻掩膜板（8）放置在光刻膠（7）上，精確對版后用365～400納米紫外光進(jìn)行照射，曝光時(shí)間為6～8秒，通過曝光把熱光開關(guān)的電極圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠（7）上；然后去除鉻掩膜板（8），采用5wt‰～7wt‰的NaOH溶液顯影30～60秒，曝光的光刻膠（7）及其下面的鋁膜被除去，用去離子水沖洗并用洗耳球吹干；

用365～400納米紫外光照射樣片，曝光時(shí)間為10～20秒；然后將樣片浸入到光刻膠（7）的專用顯影液中10～20秒，將鋁膜上覆蓋的光刻膠去除，使鋁膜裸露出來，從而在芯層上得到鋁加熱電極（5）；

（5）刻蝕空氣隔離槽

以鋁加熱電極（5）為掩膜，將沒有被鋁電極覆蓋的聚合物上包層（4）通過干法刻蝕技術(shù)刻蝕掉，露出SiO₂下包層（2）；從而制備得到具有空氣隔離槽結(jié)構(gòu)的低功耗聚合物熱光開關(guān)。

3.如權(quán)利要求2所述的一種具有空氣隔離槽結(jié)構(gòu)的低功耗聚合物熱光開關(guān)的制備方法，其特征在于：步驟（2）的SU-82005光刻膠經(jīng)過稀釋后使用，具體是將84wt%光刻膠SU-82005，16wt%專用稀釋液混合攪拌12～24小時(shí)。

4.如權(quán)利要求2所述的一種具有空氣隔離槽結(jié)構(gòu)的低功耗聚合物熱光開關(guān)的制備方法，其特征在于：步驟（2）中所述階梯升溫的方法是首先升溫至65～70℃，烘10～15分鐘；然后升溫至90～95℃，烘15～20分鐘。

5.如權(quán)利要求2所述的一種具有空氣隔離槽結(jié)構(gòu)的低功耗聚合物熱光開關(guān)的制備方法，其特征在于：步驟（2）中所述的中烘條件為65～70℃，10～15分鐘；95～100℃，15～20分鐘。

6.如權(quán)利要求2所述的一種具有空氣隔離槽結(jié)構(gòu)的低功耗聚合物熱光開關(guān)的制備方法，其特征在于：步驟（2）中所述的后烘條件為150～160℃的條件下后烘10～20分鐘。

7.如權(quán)利要求2所述的一種具有空氣隔離槽結(jié)構(gòu)的低功耗聚合物熱光開關(guān)的制備方法，其特征在于：步驟（5）中所述的干法刻蝕的方法為感應(yīng)耦合等離子體刻蝕，源功率為300～350瓦，偏置功率為20～50瓦，刻蝕時(shí)間為3～5分鐘。