CN106094263B - 一种周期极化lnoi脊型波导及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种周期极化LNOI脊型波导，整体结构从基底自下而上包括：硅或铌酸锂基底(5)、二氧化硅缓冲层(4)、金电极层(3)、半导体有机高分子层(2)和周期极化铌酸锂脊型波导(6)。与现有技术相比，本发明的技术效果包括：1)很大程度上降低了生产难度，提高了成品率；2)显著降低了波导的传输损耗；3)使多功能光电子器件的集成更容易实现；4)使器件获得更多的非线性效应；5)实现了PP‑LNOI波导和频、差频功能；6)为进一步设计和制作实用化的频率变换器件奠定基础，推动基于LNOI平台的集成光路和器件向实用化方向迈进，为下一代光电混合集成芯片的研发提供支撑。
Description
技术领域
本发明涉及集成光电子学领域，具体涉及一种周期极化LNOI脊型光波导及其制备方法。
背景技术
以超大规模集成电路为代表的微电子技术已发展到了极高的水平，进一步提高集成电路性能的方向之一，是将传播速度更快、信息容量更大的光引进集成电路，形成光电子集成，即进入集成光电子学领域。在这一领域的杰出代表是绝缘衬底硅(SOI)光波导与器件。SOI波导的芯层和包层材料具有较大的折射率差，因此波导横截面小，弯曲损耗低，非常适合开发超小型集成光路和器件。且由于SOI材料成本相对较低、加工工艺成熟、便于和电子器件混合集成等优势，使得SOI光波导与器件近十几年发展迅速。大量的文献报道了各类SOI光波导集成光电子器件，包括激光器、调制器、波分复用器、探测器以及频率变换器等，IBM和Intel等公司已经陆续推出了硅基光电混合集成芯片。事实上，硅并不是一种万能的材料，有着多种先天缺陷。首先硅是间接带隙的半导体材料，不利于实现半导体激光器和探测器；其次，硅是一种中心对称晶体，因此不具有二阶电光效应，这就使高速硅基光调制器实现较为困难。同样，硅也不具备二阶非线性效应，无法实现和频、差频和二次谐波产生等功能。再者，硅材料存在双光子吸收和诱导自由载流子吸收，不仅在可见光波段无法透光，甚至在常用的通信波段(1400-1600nm)也存在非常大的非线性损耗。为弥补硅材料的上述缺陷，人们采取了许多措施。尽管这些措施使得硅基光子器件能够获得相应的功能，但同样也增加了技术难度，降低了产品可靠性，提高了生产成本，阻碍了硅基光子集成器件的大规模应用。
与之相对应的，铌酸锂晶体天然地有着优良的电光、声光和非线性性能，它是至今人们所发现的光子学性能最多，综合指标最好的铁电体材料。并且，通过进行稀土掺杂，铌酸锂晶体还能成为有源激光材料。加上铌酸锂晶体材料已经有大规模的市场应用，其价格也与单晶硅价格接近。因此铌酸锂晶体又被称为“光学硅”。尺寸在微米量级的传统铌酸锂光波导技术发展成熟，市场应用广泛。例如，光通信领域使用的高速调制器绝大部分都是铌酸锂调制器。更重要的是周期极化铌酸锂(PPLN)光波导，因其可利用准相位匹配技术(QPM)，可进一步开发出全光波长转换器、中红外激光器、量子纠缠源以及可调谐太赫兹波源等，因而受到诸多研究人员青睐。LNOI光波导的芯层和包层折射率梯度大，横截面小，弯曲损耗低，同时继承了铌酸锂优良的光子学性能，甚至还能以单晶硅为基底，因此，LNOI是用于开发大规模集成光电子器件的理想平台。截止目前，科研人员已经在LNOI材料上分别实现了Y分束器、电光调制器、微环共振器以及二次谐波发生器等。用于制作LNOI纳米线、微环等结构加工工艺也日趋成熟和完善。
周期极化铌酸锂(Periodically Poled LiNbO3,PPLN)光波导可以充分利用LN晶体的非线性性能。因此，PPLN被广泛的使用在光参量振荡、倍频、差频等光学过程。使用该类型光波导可以发展出一系列频率变换器件，按工作波长可分为如下三个主要类型：(1)在1～2μm波段工作的全光波长变换器；(2)在2～5μm波段工作的中红外激光光源；(3)在0.8～2.5THz波段工作的THz辐射源。全光波长变换器是发展全光通信网络的核心器件之一。在用于实现全光波长变换的众多方案中，周期极化铌酸锂(PPLN)光波导波长变换具有独特的优点：速度快，噪声低，效率高，无啁啾，而且以相同的效率同时向下、向上转换多个波长，能实现全透明变换。基于频率变换技术的中红外激光光源在中红外对抗、大气污染检测、激光雷达等方面应用广泛，并且已经有许多成熟的商业化产品。但是目前已经商业化的产品进行频率变换的关键元器件都是非线性体材料。伴随着各种激光器小型化、光纤化、集成化的发展趋势，采用能够与光纤更好耦合的PPLN光波导作为进行频率变换的关键器件显现出越来越突出的优越性：可以实现全固态封装，拥有极高的转换效率，以及更好的稳定性和较低的成本等等。与PPLN光波导相对应的周期极化(PP)LNOI光波导更加具有重要的应用价值，是未来LNOI平台上的大规模集成光电子芯片中的不可或缺的关键一环。然而，有关的PP-LNOI光波导的制作工艺和功能器件却鲜有记载。其原因还在于PP-LNOI光波导制备较为困难，现有的工艺方案还不能满足实际的应用场景。
发明内容
基于上述现有技术及其存在的问题，本发明提出了一种周期极化LNOI脊型波导及其制备方法，实现了LNOI晶片的新结构，攻克了PP-LNOI波导制备过程中的关键技术。
本发明提出了一种周期极化LNOI脊型波导，整体结构从基底自下而上包括：硅或铌酸锂基底5、二氧化硅缓冲层4、金电极层3、半导体有机高分子层2和周期极化铌酸锂脊型波导6。
本发明还提出了一种周期极化LNOI脊型波导的制备方法一，该方法包括以下步骤：
步骤一、通过干法刻蚀技术除去LNOI晶片上层的局部的铌酸锂薄膜层1，结合湿法刻蚀技术去除下层的半导体有机高分子层2，，形成刻蚀区域7，让部分金电极层3裸露出来；
步骤二、在局部的铌酸锂薄膜层1表面先通过直流溅射方式镀制形成的上金电极层8作为电极，然后采用光刻工艺，在上金电极层8的表面制备具有固定周期的掩模，光刻完成后，之后采用腐蚀液将裸露的金洗掉，露出上金电极层8，再然后用有机溶剂洗去表面的光刻胶掩模，得到局部的铌酸锂薄膜层1表面上的周期性金电极；
步骤三、使用高压电表以及示波器9接入电路，在上金电极层8和金电极层3之间加载电压脉冲；
步骤四、洗去铌酸锂薄膜层1表面残留的周期性金电极，得到周期极化的铌酸锂光波导6；
步骤五、通过干法刻蚀技术除去LNOI晶片上层的局部的铌酸锂薄膜层1，留下脊型波导10，结合湿法刻蚀技术去除半导体有机高分子层2，用腐蚀液洗去剩余的金电极层3，只保留脊型波导10下方的半导体有机高分子层和金电极层，得到周期极化LNOI脊型波导。
本发明再提出了一种周期极化LNOI脊型波导的制备方法二，该方法包括以下步骤：
步骤一、通过干法刻蚀技术除去LNOI晶片上层的局部铌酸锂材料，留下脊型波导10，结合湿法刻蚀技术去除下层的半导体有机高分子层2，让该部分金电极层3裸露出来；
步骤二、在脊型波导10两侧通过填充绝缘缓冲层11，使绝缘缓冲层11覆盖住除刻蚀区域7以外的半导体高分子层2，空出的刻蚀区域7用来接通电路，绝缘缓冲层11的厚度与铌酸锂薄膜层1的厚度保持一致；
步骤三、在局部的铌酸锂薄膜层1先通过直流溅射方式镀制的金作为电极，然后采用光刻工艺，在上金电极层8的表面制备具有固定周期的掩模，光刻完成后，之后采用腐蚀液将裸露的金洗掉，露出下面的上金电极层8，再然后用有机溶剂洗去表面的光刻胶掩模，得到局部的铌酸锂薄膜层1表面和绝缘缓冲层11表面上的周期性金电极；
步骤四、使用高压电表以及示波器接入电路，在上金电极层8、金电极层3之间加载电压脉冲；
步骤五、洗去铌酸锂薄膜层1表面残留的周期性金电极和绝缘缓冲层11，结合湿法刻蚀技术去除半导体有机高分子层2，用腐蚀液洗去其他部分的金电极层3，只保留脊型波导10下方的半导体有机高分子层和金电极层，得到周期极化LNOI脊型波导。
与现有技术相比，本发明实现了以下积极的技术效果：
1)很大程度上降低了生产难度，提高了成品率；2)显著降低了波导的传输损耗；3)使多功能光电子器件的集成更容易实现；4)使器件获得更多的非线性效应；5)实现了PP-LNOI波导和频、差频功能；6)为进一步设计和制作实用化的频率变换器件奠定基础，推动基于LNOI平台的集成光路和器件向实用化方向迈进，为下一代光电混合集成芯片的研发提供支撑。
附图说明
图1作为本发明的基底材料的内嵌Au和半导体有机高分子双层膜的LNOI晶片结构示意图；附图标记：1、铌酸锂薄膜层，2、半导体有机高分子层，3、金电极层，4、二氧化硅缓冲层，5、硅或铌酸锂基底；
图2周期极化LNOI脊型波导结构示意图，附图标记：6、周期极化铌酸锂脊型波导；
图3本发明所述的周期极化LNOI脊型波导制备方法1过程示意图；附图标记：7、刻蚀区域，8、上金电极层(周期性金电极)，9、高压电表以及示波器，10、脊型波导
图4本发明所述的周期极化LNOI脊型波导制备方法2过程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
如图1所示，为内嵌Au和半导体有机高分子双层膜的LNOI晶片结构，包括铌酸锂薄膜层1、半导体有机高分子层2、金电极层3、二氧化硅缓冲层4、硅或铌酸锂基底5。该结构作为本发明的周期极化LNOI脊型波导的基底材料。
如图2所示，为本发明的周期极化LNOI脊型波导的整体结构图，包括周期极化铌酸锂脊型波导6、半导体有机高分子层2、下金电极层3、二氧化硅缓冲层4、硅或铌酸锂基底5。
如图3所示，本发明的周期极化LNOI脊型波导制备方法1的相关工艺，包括以下步骤：
步骤一、通过干法刻蚀技术除去LNOI晶片上层的局部铌酸锂薄膜层1，结合湿法刻蚀技术去除下层的半导体有机高分子层2，让该部分金电极层3裸露出来；
步骤二、在局部的铌酸锂薄膜层1表面先通过直流溅射方式镀制形成的100～200nm的上金电极层8作为电极，然后采用光刻工艺，光刻过程中选择的掩模板周期在2～200μm之间，在上金电极层8的表面制备具有固定周期的掩模，光刻完成后，使用台阶仪测得光刻胶的厚度为1.5μm，之后采用腐蚀液将裸露的金洗掉，露出上金电极层8，再然后用有机溶剂洗去表面的光刻胶掩模，得到在局部的铌酸锂薄膜层1表面上的周期性金电极8；
步骤三、使用高压电表以及示波器9接入电路，在上金电极层8和金电极层3之间加载电压脉冲，设定极化时间为0.85s，脉冲电源的输出电压为120V；
步骤四、洗去铌酸锂薄膜层1表面残留的周期性金电极8，得到周期极化的铌酸锂光波导6；
步骤五、通过干法刻蚀技术除去LNOI晶片上层的局部的铌酸锂薄膜层1，留下宽为0.5～10μm之间的脊型波导10，结合湿法刻蚀技术去除半导体有机高分子层2，用腐蚀液洗去其他部分的金电极层3，只保留脊型波导10下方的半导体有机高分子层和金电极层，得到本发明的周期极化LNOI脊型波导。
如图4所示，本发明的周期极化LNOI脊型波导制备方法2的相关工艺，包括以下步骤：
步骤一、通过干法刻蚀技术除去LNOI晶片上层的局部的铌酸锂薄膜层1，留下宽为0.5～10μm之间的脊型波导10，结合湿法刻蚀技术去除下层的半导体有机高分子层2，让该部分金电极层3裸露出来；
步骤二、在脊型波导两侧通过沉积或者溶胶-凝胶的方式填充绝缘缓冲层11，使绝缘缓冲层11覆盖住除刻蚀区域7以外的半导体高分子层2，空出的刻蚀区域7用来接通电路，绝缘缓冲层11的厚度与铌酸锂薄膜层1的厚度保持一致；
步骤三、在局部的铌酸锂薄膜层1先通过直流溅射方式镀制100～200nm的金作为电极，然后采用光刻工艺，光刻过程中选择的掩模板周期在2～200μm之间，在上金电极层8的表面制备具有固定周期的掩模，光刻完成后，使用台阶仪测得光刻胶的厚度为1.5μm，之后采用腐蚀液将裸露的金洗掉，露出下面的上金电极层8，再然后用有机溶剂洗去表面的光刻胶掩模，得到在局部的铌酸锂薄膜层1表面上和绝缘缓冲层11表面的周期性金电极；
步骤四、使用高压电表以及示波器接入电路，在上金电极层8、金电极层3之间加载电压脉冲，设定极化时间为0.85s，脉冲电源的输出电压为120V；
步骤五、洗去铌酸锂薄膜层1表面残留的周期性金电极8和绝缘缓冲层11，结合湿法刻蚀技术去除半导体有机高分子层2，用腐蚀液洗去其他部分的金电极层3，只保留脊型波导10下方的半导体有机高分子层和金电极层，得到本发明所述的周期极化LNOI脊型波导。
综上所述，LNOI晶片的结构中的半导体有机高分子层在击穿电压以下的电场环境下保持绝缘特性，在击穿电压以上的电场作用下，变成良导体，可配合下层金电极实现铌酸锂薄膜层的极化。在铌酸锂薄膜层上表面镀制周期性金电极，与下层金电极之间可以形成稳定的外加电场；在PP-LONI制备过程中，一方面正负电极之间的距离缩短了百倍以上，使铌酸锂的极化电压由几千伏以上下降到近百伏左右，很大程度上降低了生产难度，提高了成品率；另一方面，相比于传统的扩散型波导和质子交换波导，脊型波导与包层之间的折射率差增大了几十倍，对光信号的束缚能力更强，显著降低了波导的传输损耗，同时，采用铌酸锂薄膜制备脊型波导，使该波导可以进行一定程度的弯曲，使多功能光电子器件的集成更容易实现；采用铌酸锂作为波导的载体，可以对铌酸锂进行掺杂，从而使器件获得更多的非线性效应。
Claims (3)
1.一种周期极化LNOI脊型波导，其特征在于，整体结构从基底自下而上包括：硅或铌酸锂基底(5)、二氧化硅缓冲层(4)、金电极层(3)、半导体有机高分子层(2)和周期极化铌酸锂脊型波导(6)。
2.如权利要求1所述的一种周期极化LNOI脊型波导的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、通过干法刻蚀技术除去LNOI晶片上层的局部的铌酸锂薄膜层(1)，结合湿法刻蚀技术去除下层的半导体有机高分子层(2)，形成刻蚀区域(7)，让部分金电极层(3)裸露出来；
步骤二、在局部的铌酸锂薄膜层(1)表面先通过直流溅射方式镀制形成的上金电极层(8)作为电极，然后采用光刻工艺，在上金电极层(8)的表面制备具有固定周期的掩模，光刻完成后，之后采用腐蚀液将裸露的金洗掉，露出上金电极层(8)，再然后用有机溶剂洗去表面的光刻胶掩模，得到局部的铌酸锂薄膜层(1)表面上的周期性金电极；
步骤三、使用高压电表以及示波器(9)接入电路，在上金电极层(8)和金电极层(3)之间加载电压脉冲；
步骤四、洗去铌酸锂薄膜层(1)表面残留的周期性金电极，得到周期极化的铌酸锂光波导(6)；
步骤五、通过干法刻蚀技术除去LNOI晶片上层的局部的铌酸锂薄膜层(1)，留下脊型波导(10)，结合湿法刻蚀技术去除半导体有机高分子层(2)，用腐蚀液洗去剩余的金电极层(3)，只保留脊型波导(10)下方的半导体有机高分子层和金电极层，得到周期极化LNOI脊型波导。
3.如权利要求1所述的一种周期极化LNOI脊型波导的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、通过干法刻蚀技术除去LNOI晶片上层的局部铌酸锂材料，留下脊型波导(10)，结合湿法刻蚀技术去除下层的半导体有机高分子层(2)，让该部分金电极层(3)裸露出来；
步骤二、在脊型波导(10)两侧通过填充绝缘缓冲层(11)，使绝缘缓冲层(11)覆盖住除刻蚀区域(7)以外的半导体高分子层(2)，空出的刻蚀区域(7)用来接通电路，绝缘缓冲层(11)的厚度与铌酸锂薄膜层(1)的厚度保持一致；
步骤三、在局部的铌酸锂薄膜层(1)先通过直流溅射方式镀制的金作为电极，然后采用光刻工艺，在上金电极层(8)的表面制备具有固定周期的掩模，光刻完成后，之后采用腐蚀液将裸露的金洗掉，露出下面的上金电极层(8)，再然后用有机溶剂洗去表面的光刻胶掩模，得到局部的铌酸锂薄膜层(1)表面和绝缘缓冲层(11)表面上的周期性金电极；
步骤四、使用高压电表以及示波器接入电路，在上金电极层(8)、金电极层(3)之间加载电压脉冲；
步骤五、洗去铌酸锂薄膜层(1)表面残留的周期性金电极和绝缘缓冲层(11)，结合湿法刻蚀技术去除半导体有机高分子层(2)，用腐蚀液洗去其他部分的金电极层(3)，只保留脊型波导(10)下方的半导体有机高分子层(2)和金电极层(3)，得到周期极化LNOI脊型波导。
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| CN110764188B (zh) * | 2019-10-23 | 2021-01-05 | 天津大学 | 一种铌酸锂脊型光波导的制备方法 |
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| CN112013975A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-12-01 | 济南量子技术研究院 | 一种小型化的上转换单光子探测器 |
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1147860A (zh) * | 1994-05-09 | 1997-04-16 | 迪肯研究室 | 成图形极化介质材料结构和装置的制作 |
| US5875053A (en) * | 1996-01-26 | 1999-02-23 | Sdl, Inc. | Periodic electric field poled crystal waveguides |
| JP2002196381A (ja) * | 2000-12-22 | 2002-07-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光波長変換素子およびその製造方法 |
| JP2004020749A (ja) * | 2002-06-13 | 2004-01-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長変換素子用薄膜基板の製造方法及び波長変換素子の製造方法 |
| CN1508575A (zh) * | 2002-12-20 | 2004-06-30 | 上海交通大学 | 介电体超晶格的光学滤波器及其制作方法 |
| WO2005052682A1 (en) * | 2003-11-24 | 2005-06-09 | University Of Southampton | Fabrication of optical waveguides in periodically poled lithium niobate |
| CN101661133A (zh) * | 2008-08-26 | 2010-03-03 | 华为技术有限公司 | 一种光波导及其制备方法和一种波长转换器 |
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1147860A (zh) * | 1994-05-09 | 1997-04-16 | 迪肯研究室 | 成图形极化介质材料结构和装置的制作 |
| US5875053A (en) * | 1996-01-26 | 1999-02-23 | Sdl, Inc. | Periodic electric field poled crystal waveguides |
| JP2002196381A (ja) * | 2000-12-22 | 2002-07-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光波長変換素子およびその製造方法 |
| JP2004020749A (ja) * | 2002-06-13 | 2004-01-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長変換素子用薄膜基板の製造方法及び波長変換素子の製造方法 |
| CN1508575A (zh) * | 2002-12-20 | 2004-06-30 | 上海交通大学 | 介电体超晶格的光学滤波器及其制作方法 |
| WO2005052682A1 (en) * | 2003-11-24 | 2005-06-09 | University Of Southampton | Fabrication of optical waveguides in periodically poled lithium niobate |
| CN101661133A (zh) * | 2008-08-26 | 2010-03-03 | 华为技术有限公司 | 一种光波导及其制备方法和一种波长转换器 |
| CN104880887A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-09-02 | 天津大学 | 近化学计量比低掺杂Mg:PPLN全光波长转换器制作方法 |
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