[发明专利]氧化铝光子晶体异质结及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体异质结及制备方法，尤其是一种氧化铝光子晶体异质结及其制备方法。

背景技术

目前，随着半导体技术向高速度、高集成化方向发展，对信号同步的准确性也提出了更高的要求。然而，高集成化导致的线路越细，其电阻也越大，能量损耗就越多。于是，人们把目光转向了光子技术，希望能用光子来代替电子作为信息的载体，以进一步推动人类文明的发展。与电子相比，光子具有如下优势：一是极高的信息容量和效率；二是极快的响应速率；三是极强的互连能力和并行能力；四是光子间相互作用很弱，可以极大地降低能量损耗。具有类似半导体材料性能的光子晶体被预言有可能在21世纪推动信息技术产生新的突破。因此，人们为了探索和拓展光子晶体的应用范围，作了一些尝试和努力，如在2008年7月16日公开的中国发明专利申请公布说明书CN 101220510A中披露的“一种高质量氧化铝光子晶体的制备方法”。它是采用高、低恒定电流密度反复阳极氧化铝片的技术方案，获得了带隙位置恒定且具有较深光学带隙的高质量的氧化铝光子晶体。但是，无论是氧化铝光子晶体，还是其制备方法，都存在着不足之处，首先，最终产物仅为由大、小直孔交替排列构成的氧化铝光子晶体，而不是在光子领域将扮演半导体异质结在电子领域所扮演的角色的氧化铝光子晶体异质结；其次，制备方法无法获得氧化铝光子晶体异质结。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种具有不同周期长度的光子晶体在空间上无缝接合的氧化铝光子晶体异质结。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述氧化铝光子晶体异质结的制备方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：氧化铝光子晶体异质结由氧化铝薄膜组成，特别是，

所述薄膜的厚度为60～220μm，其由两种不同长度的周期层各自叠加后无缝接合构成，所述周期层由串接的直孔与二分叉孔组成；

所述两种不同长度的周期层中的第一种长度的周期层的层数为100～200层，每层中的直孔的孔直径为20～180nm、孔长为100～1000nm，二分叉孔的孔直径为20～180nm、孔长为20～200nm、二分叉孔之间的角度为50～70度；

所述两种不同长度的周期层中的第二种长度的周期层的层数为100～200层，每层中的直孔的孔直径为20～80nm、孔长为60～500nm，二分叉孔的孔直径为20～80nm、孔长为20～100nm、二分叉孔之间的角度为50～70度，

或者每层中的直孔的孔直径为40～180nm、孔长为300～1000nm，二分叉孔的孔直径为40～180nm、孔长为60～200nm、二分叉孔之间的角度为50～70度。

作为氧化铝光子晶体异质结的进一步改进，所述的周期层中的直孔的孔轴线垂直于氧化铝薄膜的平面。

为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：上述氧化铝光子晶体异质结的制备方法采用阳极氧化法，特别是完成步骤如下：

步骤1，先将铝片置于温度为0～25℃、浓度为0.2～0.4M的草酸溶液中，再将其于第一周期性非对称电压下阳极氧化100～200个周期，其中，第一周期性非对称电压的波形为，电压先于0.5mi n期间按照正弦波规律自V_L升高至V_H，再于0.5min期间由V_H线性降低到0.71V_H，接着于4min期间由0.71V_H线性降低到V_L，其中的V_L为阳极氧化下限电压、V_H为阳极氧化上限电压，其取值范围分别为30V≤V_H≤100V且0.4V_H≤V_L＜0.71V_H，得到带有第一种长度周期层的氧化铝片，接着，继续对带有第一种长度周期层的氧化铝片进行100～200个周期数的第二周期性非对称电压的阳极氧化，其中的第二周期性非对称电压的波形与第一周期性非对称电压的波形相同，其阳极氧化电压的上、下限分别为p×V_H和p×V_L，p的取值范围分别为0.3≤p＜1或1＜p≤3.3，得到带有第一种和第二种长度周期层的氧化铝片；

步骤2，将带有第一种和第二种长度周期层的氧化铝片置于氯化铜溶液或氯化锡溶液中去除掉背面多余的铝，制得氧化铝光子晶体异质结。