[發(fā)明專利]一種深紫外多量子阱波導(dǎo)制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810465380.4
• 申請(qǐng)日: 2018-05-16
• 公開（公告）號(hào): CN108646348B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳锜;竇琳;佟瑤;姬蘭婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 德州堯鼎光電科技有限公司
• 主分類號(hào): G02B6/132
• 分類號(hào): G02B6/132;G02B6/136;G02B6/13;G02B6/125
• 代理公司: 37104 青島高曉專利事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 白瑩;于正河<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=

本發(fā)明屬于光信號(hào)處理器件技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種深紫外多量子阱波導(dǎo)制作方法，工藝過程包括制備襯底層、制備芯層、制備包覆層和制備保護(hù)層共四個(gè)步驟，在襯底層上采用兩種或者兩種以上的組合材料，生長(zhǎng)高/低折射率交替的低折射率層和高折射率層，再將低折射率層和高折射率層刻蝕成矩形限制區(qū)作為芯層，在芯層的周圍生長(zhǎng)包覆層，最后在襯底層的底面和包覆層的頂面分別生長(zhǎng)下表護(hù)層和上保護(hù)層，得到矩形結(jié)構(gòu)的紫外多量子阱波導(dǎo)，通過設(shè)計(jì)低折射率層和高折射率層的層數(shù)和厚度自由改變芯層的有效折射率差，為深紫外量子阱波導(dǎo)提供了靈活的設(shè)計(jì)思路、簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和制作方法；在深紫外波段上對(duì)深紫外吸收較小，能夠作為各種光波導(dǎo)器件的原材料。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于光信號(hào)處理器件技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種深紫外多量子阱波導(dǎo)制作方法，采用兩種或者兩種以上的組合材料，通過生長(zhǎng)高/低折射率交替層，制備應(yīng)用于深紫外波段的多量子阱波導(dǎo)，在生物傳感、醫(yī)療衛(wèi)生和海洋探測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

背景技術(shù)：

多量子阱(multiple quantum well)是指多個(gè)量子阱組合在一起的系統(tǒng)，多量子阱也可由晶格不匹配的兩種材料構(gòu)成。如果晶格失配在一定的限度內(nèi)(小于7％)，而且應(yīng)變材料的厚度不超過臨界厚度，就可依靠彈性形變補(bǔ)償晶格常數(shù)之間的差別，而在界面不產(chǎn)生位錯(cuò)和缺陷，這種多量子阱稱為應(yīng)變量子阱。由于晶格中的彈性形變影響能帶結(jié)構(gòu)，這樣又多了一種“剪裁”能帶的手段——應(yīng)變，利用應(yīng)變量子阱的特點(diǎn)制成InGaAsP/InP長(zhǎng)波長(zhǎng)(1.3微米)應(yīng)變量子阱激光器，閾值電流大大降低，特征溫度相應(yīng)提高。半導(dǎo)體級(jí)聯(lián)紅外激光器和級(jí)聯(lián)太赫激光器，都是將多量子阱置于反向偏置的P+N－N+結(jié)中N－區(qū)，利用電子多阱順序隧穿實(shí)現(xiàn)激光，而激光波長(zhǎng)取決于子帶之間的能量差。光波導(dǎo)(optical waveguide)是引導(dǎo)光波在其中傳播的介質(zhì)裝置，又稱介質(zhì)光波導(dǎo)，光波導(dǎo)有兩大類：一類是集成光波導(dǎo)，包括平面(薄膜)介質(zhì)光波導(dǎo)和條形介質(zhì)光波導(dǎo)，通常都是光電集成器件(或系統(tǒng))中的一部分，所以叫作集成光波導(dǎo)；另一類是圓柱形光波導(dǎo)，通常稱為光纖(光學(xué)纖維)。光波導(dǎo)由光透明介質(zhì)(如石英玻璃)構(gòu)成的傳輸光頻電磁波的導(dǎo)行結(jié)構(gòu)，光波導(dǎo)的傳輸原理不同于金屬封閉波導(dǎo)，在不同折射率的介質(zhì)分界面上，電磁波的全反射現(xiàn)象使光波局限在波導(dǎo)周圍有限區(qū)域內(nèi)傳播；多模和單模光纖已成功地應(yīng)用于通信，光纖的傳輸特性對(duì)外界的溫度和壓力等因素敏感，因而可制成光纖傳感器，用于測(cè)量溫度、壓力、聲場(chǎng)等物理量。平面介質(zhì)光波導(dǎo)是最簡(jiǎn)單的光波導(dǎo)，是用折射率為n2的硅(或砷化鎵，或玻璃)作基片，用微電子工藝在它上面鍍一層折射率為n1的介質(zhì)膜，再加上折射率為n3的覆蓋層制成，通常取n1>n2>n3，以便將光波局限在介質(zhì)膜內(nèi)傳播。條形介質(zhì)光波導(dǎo)是在折射率為n2的基體中產(chǎn)生一個(gè)折射率為n1的長(zhǎng)條，取n1>n2，以便將光波局限在長(zhǎng)條內(nèi)傳播，這種光波導(dǎo)常用作光的分路器、耦合器、開關(guān)等功能器件。光波導(dǎo)的橫向尺寸比光的波長(zhǎng)大很多時(shí)，光的波動(dòng)性所產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象一般可略去不計(jì)，可用幾何光學(xué)定律來處理光在其中的傳播問題，如集成光波導(dǎo)和階躍折射率光纖中，都是利用入射角大于臨界角使光在邊界上發(fā)生全反射，結(jié)果光便沿折線路徑在其中傳播，梯度折射率光纖中，則利用光逐漸往折射率大的方向彎曲的規(guī)律，使光線沿曲線路徑在其中傳播。光波導(dǎo)的橫向尺寸與光的波長(zhǎng)相差不大時(shí)，光的波動(dòng)性所產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象便不能略去，需用光的電磁理論來處理光在其中的傳播問題，即由麥克斯韋方程組出發(fā)，列出邊界條件，求解光波的電場(chǎng)和磁場(chǎng)在光波導(dǎo)內(nèi)的分布和傳播特性，從而解決有關(guān)問題，計(jì)算表明，對(duì)于一種給定形狀和折射率的光波導(dǎo)，能在其中傳播的光波，其電場(chǎng)和磁場(chǎng)的分布有各種不同形式，把每一種形式叫作一種傳輸模，簡(jiǎn)稱為模；每種模都存在一個(gè)截止頻率，如果光波的頻率低于這個(gè)截止頻率，這種模的光就不能在該光波導(dǎo)中傳播。光纖的直徑越大能傳輸?shù)哪?shù)就越多，能傳輸多種模的光纖叫作多模光纖；只能傳輸一種模的光纖叫作單模光纖；多模光纖常用于近距離傳輸，如內(nèi)窺鏡等；單模光纖則用于遠(yuǎn)距離通信。