[發明專利]一種介質層輔助的厚片周期極化鐵電晶體制備方法

有效

• 申請號: 202010784697.1
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111962155B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 王東周;桑元華;孫德輝;劉齊魯;王孚雷;周飛;劉宏
• 申請（專利權）人: 濟南量子技術研究院;山東大學;濟南大學
• 主分類號: C30B30/02
• 分類號: C30B30/02;C30B29/30
• 代理公司: 北京云嘉湃富知識產權代理有限公司 11678
• 代理人: 李思霖

本發明公開了一種基于介質層輔助的厚片周期極化鐵電晶體制備方法，其中提出在周期極化鐵電晶體材料的拋光表面首先制備介質層。該介質層是各向同性的透明材料，然后對該透明介質層進行拋光。由于介質層的存在，可以得到特別平整的表面，有利于形成高質量的鍵合晶體。介質層的厚度相對晶體厚度來說幾乎可以忽略不計，不會對晶體的性能尤其是非線性光學性能造成影響。

技術領域

本發明涉及材料領域，特別涉及一種介質層輔助的厚片周期極化鐵電晶體制備方法。

背景技術

基于準相位匹配技術的周期極化鈮酸鋰(PPLN)晶體因其具有非常大的非線性系數，靈活的設計性和寬通光范圍，成為一種重要的非線性光學材料。但是，鈮酸鋰晶體的抗損傷能力比較低，即使通過摻雜/近化學計量比生長等技術，仍然不能滿足大功率密度非線性光學頻率轉換的需求。現有的解決方案是通過大的通光孔徑來實現大功率的激光產生。但是大厚度的周期極化鈮酸鋰晶體制備及其困難，目前高質量的周期極化鈮酸鋰最大的制備厚度只有2mm，且僅掌握在少數幾個單位手里，并且國外的高質量晶體正在進行對國內的封鎖。

在現有技術中，為制備大厚度的PPLN晶體，例如“Periodicpoling in 3-mm-thickMgO:LiNbO₃ crystals”[Ishizuki,Hideki等，Japanese journal of applied physics42.2A(2003):L108.]，Half-joule output optical-parametric oscillation byusing10-mm-thick periodically poled Mg-doped congruentLiNbO₃”[Ishizuki,Hideki和Takunori Taira,Optics Express 20.18(2012):20002-20010]，以及High-energyquasi-phase-matchedoptical parametric oscillation in a periodically poledMgO:LiNbO₃ device with a 5mm×5mm aperture,[Ishizuki Hideki和Takunori Taira，Optics letters 30.21(2005):2918-2920]等文獻中公開了一些解決方案，但是，基于這些現有方案所制備的大厚度的PPLN晶體質量不高，其中沒有能夠形成完整的周期性疇結構，其性能受到影響。

現有技術中用于獲得大厚度周期極化鈮酸鋰晶體的另一類方案是通過將兩個薄的周期極化鈮酸鋰晶片進行鍵合來獲得大厚度的晶片材料。由于小于2mm的周期極化鈮酸鋰晶體已經可以通過成熟的技術獲得高質量的樣品，尤其是1mm及其以下厚度的周期極化鈮酸鋰晶體，可以較為簡單的獲得高質量的大尺寸樣品。通過將兩個這種小厚度的鈮酸鋰晶體進行鍵合處理，可以最終獲得大厚度的周期極化鈮酸鋰晶體。例如，在“Diffusion-bonded stacks of periodically poledlithium niobate”[Missey M J等.Opticsletters,1998,23(9):664-666]、“Fabrication of thick periodically-poledlithiumniobate crystals by standard electric field poling and directbonding”[Kim B J等.Journal of the Optical Society of Korea,2010,14(4):420-423]、題為“一種制備大厚度周期極化鐵電晶體材料的方法”的201110241438.5號中國專利申請等文獻中都有類似的報道。