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二十一世纪是通信技术快速发展的时代,光通信技术为主的信息交换技术在生活、教育、军事等各个领域都得到了广泛的应用。随着光电子技术的不断发展、集成化程度地不断提高,传统基质材料由于其自身的局限性,无法满足当今社会对信息传输速率高、容量大的要求,因此利用新材料、新技术制备新型集成光器件研究成为研究热点。硫系材料具有较高的折射率、良好的三阶非线性、较低的双光子吸收和较宽的中红外透过特性等优点,受到了研究学者的广泛关注,并且国外在基于硫系材料的波导制备和应用方面已经取得了一系列的研究成果;目前国内此领域还尚处在起步探索阶段,因而研制高质量硫系薄膜和成熟的硫系光波导制备技术对硫系光波导领域的发展应用有着巨大的意义。本文利用实验室自主研发的Ge-Sb-Se硫系玻璃材料作为靶材,采用磁控溅射技术制备高质量的Ge-Sb-Se薄膜,在此基础上利用光刻配合离子刻蚀技术探索制备出Ge-Sb-Se基质光波导,并对波导的光学性能进行了分析。全文研究的具体内容如下: (1)从光学软件Mode Solutions入手,针对Ge-Sb-Se材料的折射率,分析不同脊宽波导的模式特性和色散特性,并结合现有的实验条件和制备工艺,选择合适的脊宽和脊高参数进行波导制备。 (2)利用实验室已投入商用的Ge-Sb-Se玻璃制备工艺,制备了高质量的Ge-Sb-Se硫系玻璃靶材,接着利用磁控溅射仪器进行真空镀膜,通过改变镀膜过程中的真空压强、溅射功率以及溅射压强,摸索出制备Ge-Sb-Se薄膜的最佳工艺,并对薄膜组分、厚度、XRD、拉曼、透过等方面进行了系统的表征以及分析。 (3)为了克服现有光波导的局限性,本文定制了具有180°弯曲结构的硫系蛇形波导掩膜版,利用光刻法在薄膜上实现了掩膜图案转移。探索了匀胶以及曝光、显影等工艺参数,并利用高密度等离子体技术进行了光波导刻蚀,在刻蚀过程中通过改变刻蚀气体组分比例、刻蚀压强等制备工艺,制备出宽度分别为2μm、4μm、5μm、10μm、15μm、20μm的光波导,并对Ge-Sb-Se光波导的侧壁垂直度,表面粗糙度、刻蚀速率以及刻蚀选择比等性能进行分析,研究制备工艺参数对光波导性能的影响,通过探索获得最优化的光波导制备工艺及性能优良的Ge-Sb-Se光波导样品。 (4)对以上研究工作进行总结,一方面通过一整套较成熟的硫系光波导光刻和刻蚀工艺,得到组分均匀性好、表面粗糙度低、工艺重复性高的硫系光波导样品,同时也提出了今后研究中需要改进的地方,为后续研究工作打下基础并提供参考。