GaAs微探尖的液相外延生长及其剥离技术

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SNOM (Scanning Near-Field Optical Microscopy)是一种微纳尺度物质结构、形貌、理化和生化性质研究的先进光电子学技术,是扫描探针显微镜的一种,其利用局限在物体表面小于一个光波长范围内的隐失波提取物体表面结构与形貌细节,分辨率达到纳米尺度,可远远超过经典光学的衍射极限。超高密度光信息存储是SNOM的最重要的应用之一。用于此目的的结构紧凑、微型化、适于半导体技术批量生产的理想集成式SNOM传感头应包括垂直腔面发射半导体激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)、光探测器(PIN detector)和微探尖(Mictotips)三个基本结构单元。其中,担负着光信息写入和读出的微探尖质量的优劣对SNOM传感头的性能有着重要影响。因此如何制备高质量的微探尖已成为近年来研究的热点。本文着重介绍了选择液相外延法(Selective Liquid Phase Epitaxy)制备GaAs微探尖的工艺流程,其中包括衬底的处理、SiO2掩膜的制备、光刻、湿法刻蚀、液相外延等主要工艺。采用目前的技术制备的金字塔状微探尖几乎都有一个锥面上残留生长液,这种缺陷严重影响了微探尖的质量和性能。经过理论分析,我们实验室提供一种能够有效改善GaAs微探尖质量的方法,以解决利用目前的选择液相外延技术制备GaAs金字塔状微探尖时会在某一锥面上残留生长液的问题。本论文提出了新的生长液脱片方法——生长液旋转倾倒脱片方法,作为此问题的解决方案。这个方法是在按常规方法完成微探尖的选择外延生长之后,通过旋转石英杆将用于生长的石墨舟旋转180度,使已完成生长使命的生长液在重力作用下自动地从外延片上脱落下来,从而不会残留在微探尖表面上。实验结果表明,用这种新的方法,微探尖表面的残留生长液体积大大减少,甚至没有。这对SNOM传感器的应用有着重要的意义。另外我们提出一种可剥离的GaAs微探尖生长技术,这样可以将在GaAs衬底上生长的微探尖转移到VCSEL上,实现对SNOM传感头工艺整合。
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