[發明專利]一種用于提高晶體鍵合質量的晶體表面加工質量表征方法

在審

• 申請號: 201710883648.1
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107655408A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 李強;惠勇凌;姜夢華;雷訇
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;H01L21/18
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 張立改

技術領域

本發明涉及一種用于提高晶體鍵合質量的晶體表面加工質量表征方法，屬于激光晶體和固體激光技術領域。

背景技術

晶體鍵合技術是將同質或者異質晶體材料，經晶體制備(即表面加工處理)、清洗、活化處理，不使用任何粘接物質，在一定的條件下直接貼合成一體，晶體通過范德華力、分子力相貼合、最終通過原子力結合在一起。晶體鍵合技術在新型光器件、新型固體激光器研究方面具有非常重要的意義。

制備晶體是進行晶體鍵合的第一步，也是晶體鍵合的關鍵技術之一，是指通過研磨、拋光等加工方法，使晶體表面達到一定要求，目前采用平整度和粗糙度來表征制備晶體的表面形貌(文獻1，Lee H,Meissner H E,Meissner O R.Adhesive-free bond(AFB)CVD diamond/sapphire and CVD diamond/YAG crystal composites[C]//Defense and Security Symposium.International Society for Optics and Photonics,2006:62160O-62160O-8.)。其中，平整度從宏觀描述晶體表面的幾何波度；粗糙度從統計角度反映晶體表面微觀起伏縱向高度的差值，是對局域測量面積的統計平均值。現有的這種晶體表面加工質量的表征方法是一種常規激光晶體表面加工質量的表征方法。但是，對于晶體鍵合時，由于兩片晶體貼合光膠過程的實質是晶體接觸面縫隙發生彈性形變進而閉合的過程，閉合的緊密程度不僅與晶體表面幾何波度(即平整度)和起伏高度(即粗糙度)有關，也與晶體表面微觀起伏的橫向間距有關。因而，為了提高晶體鍵合質量，必須在晶體制備時考慮晶體表面微觀起伏的橫向間距(后面稱之為微凸起間距)，微凸起間距是影響兩片晶體接觸面出現殘留空隙的關鍵原因之一。尤其是在進行大間距晶體鍵合時，為了避免接觸面出現殘留空隙，更需要對晶體表面的縱向和橫向微觀形貌進行約束。目前采用平整度和粗糙度表征晶體表面形貌的晶體表面加工質量表征方法，缺少對晶體表面橫向微觀形貌的約束，限制了晶體鍵合質量和晶體鍵合間距的進一步提高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有鍵合晶體制備過程中晶體表面加工質量表征方法的不足，提高晶體鍵合質量和成品率；克服目前晶體鍵合面較小的限制，為實現大間距晶體鍵合提供一種晶體表面加工質量表征方法。

一種用于提高晶體鍵合質量的晶體表面加工質量表征方法，其特征在于，采用表面平整度、粗糙度、微凸起間距三個參量共同作為表征晶體表面加工質量的參量；即在晶體制備過程中，除了目前常規的表面平整度、粗糙度之外，還將晶體表面微凸起間距作為表征晶體表面加工質量的一個新的參量，三個參量共同約束晶體表面宏觀幾何波度和微觀縱向、橫向的形貌。

本發明提出的一種用于提高晶體鍵合質量的晶體表面加工質量表征方法，其特征在于：制備鍵合晶體時(包括同種材料鍵合和異種材料鍵合)，采用表面平整度、粗糙度、微凸起間距三個參量作為表征晶體表面加工質量的參量，將三個參量作為為提高晶體鍵合質量需要參考的健合前晶體表面加工的參數。

本發明的特點和有益之處：本發明提出的表征方法由三個參量共同約束晶體表面加工質量，作為對提高晶體鍵合質量至關重要的參數，克服現有表征方法缺少對晶體表面橫向微觀形貌約束的不足，避免鍵合晶體接觸面出現殘留空隙，提高晶體鍵合質量和成品率，克服目前晶體鍵合面較小的不足。

附圖說明

圖1是實施例1中Nd:YAG晶體被加工面在輪廓儀中的檢測結果

圖2是YAG晶體被加工面在輪廓儀中的檢測結果；

圖3是實施例2中Nd:YAG晶體被加工面在輪廓儀中的檢測結果；

圖4是實施例1中Nd:YAG與YAG鍵合晶體的鍵合面透射電鏡檢測圖像；

圖5是實施例2中Nd:YAG與YAG鍵合晶體的鍵合面透射電鏡檢測圖像；

具體實施方式

本發明提出的一種提高晶體鍵合質量的晶體制備表征方法，采用下述方式實施：在晶體研磨、拋光(包括粗拋光和精拋光)過程中，測量晶體表面平整度、粗糙度、微凸起間距三個參量，根據測量結果，調整研磨、拋光的工藝參數，在加工一段時間后，再次反復進行測量上述三個參量、調整工藝參數、加工的過程，直至三項參量均達到一定標準(該標準根據晶體不同、鍵合工藝等不同而具體制定)。

下面結合實施例進一步詳細描述本發明的技術方案，但本發明的保護范圍并不局限于以下實施例。