[发明专利]一种测量光子晶体孔洞侧壁垂直度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光子晶体技术领域，尤其涉及一种测量光子晶体孔洞侧壁垂直度的方法。

背景技术

近年来，基于对量子密码学，量子通讯和量子计算的研究，国际上许多科研人员都在从事量子点单光子源的研究。但是，为了提高单光子的萃取效率，人们往往将量子点置入微腔内。比如，微柱微腔，微盘微腔等。与其它光学微腔相比，二维光子晶体微腔具有较小的模式体积与较高的品质因子，以及缺陷模式易于调节等特点，近年来成为人们研究的热点之一。然而，制作高质量光子晶体成为目前难点之一，其中最重要一点是要求孔洞侧壁尽可能垂直。

目前，检测光子晶体侧壁是否垂直的方法一般是将含有光子晶体的样品随意解离，切开空气孔洞截面，通过SEM扫描观察其垂直度。这种方法缺点是程序比较复杂，并且由于光子晶体微腔及光子晶体孔洞尺寸均比较小，在解离时，解离线很难准确无误地经过光子晶体孔洞，导致的结果可能需要解离若干块样品，才可能获得光子晶体孔洞截面图。

因此，寻求一种既简单可行，同时又能检测光子晶体孔洞垂直度的方法成为目前需解决的一个重点和难点。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的主要目的在于提供一种不用观察光子晶体孔洞截面，只测试光子晶体表面，便可测试光子晶体孔洞侧壁垂直度的方法。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种测量光子晶体孔洞侧壁垂直度的方法，该方法包括：

步骤1：在半绝缘砷化镓衬底上，外延生长一定厚度的AlGaAs牺牲层；

步骤2：在AlGaAs牺牲层上外延生长一定厚度的砷化镓；

步骤3：在砷化镓层上外延生长一定密度InAs量子点；

步骤4：外延生长一定厚度的砷化镓，将InAs量子点埋住；

步骤5：在砷化镓上采用PECVD镀上一层SiO₂薄膜；

步骤6：在SiO₂薄膜上悬涂一层电子束胶；

步骤7：采用电子束曝光法在电子束胶上制作光子晶体图形；

步骤8：采用反应离子刻蚀方法将电子束胶上的光子晶体图形转移至SiO₂上，并去胶；

步骤9：采用SEM对样品进行测试，观测并计算光子晶体孔洞的垂直度。

上述方案中，所述外延采用分子束外延方法。

上述方案中，步骤1中所述AlGaAs牺牲层的组份为Al_0.7Ga_0.3As，厚度为1000nm。

上述方案中，步骤5中所述SiO₂薄膜的厚度为150nm。

上述方案中，步骤6中所述电子束胶为ZEP胶，厚度为300nm。

上述方案中，步骤9中所述采用SEM对样品进行测试，观测并计算光子晶体孔洞的垂直度，包括：采用SEM对样品进行测试，获得光子晶体表面图，再旋转一定角度，使SiO₂上光子晶体孔洞上边缘与孔洞相对底部边缘在同一直线上，记下此时旋转角度大小α；根据公式tanθ＝tanβ-tanα计算光子晶体孔洞侧壁的垂直度大小，其中，α为光子晶体孔洞上边缘与相对底部边缘在同一直线上时，对应样品台面与平面之间的夹角；β为理想情况下，即光子晶体孔洞侧壁垂直，孔洞上边缘与相对底部边缘在同一直线上时，对应样品台面与平面之间的夹角；θ为孔洞侧壁与竖直方向的夹角。

上述方案中，所述光子晶体平板厚度为200nm，所述InAs量子点置于光子晶体平板中间，所述光子晶体孔洞半径为75nm。

(三)有益效果

本发明提供的这种测量光子晶体孔洞侧壁垂直度的方法，不用观察光子晶体孔洞截面，只测试光子晶体表面，便可测试出光子晶体孔洞侧壁垂直度。

附图说明

图1是光子晶体示意图；

图2是本发明提供的测量光子晶体孔洞侧壁垂直度的方法流程图；

图3是用扫描电镜测量光子晶体示意图；

图4是本发明提供的光子晶体制作工艺过程示意图；

图5是光子晶体扫描电镜表面图和截面图，其中，a是表面图，b是截面图。

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明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。