[发明专利]基于SiO2/Si3N4分布式布拉格反射镜的紫外带通滤波器及制备

权利要求书

1.一种基于SiO₂/Si₃N₄分布式布拉格反射镜的紫外带通滤波器，其特征是选用蓝宝石(0001)、氮化铝或铝镓氮衬底，衬底的表面为平整面；在衬底上或者具有紫外探测器件结构的表面生长制备一前一后堆叠的分布式布拉格底镜和顶镜两个反射镜，两反射镜间用中间隔离层隔开，形成紫外带通滤波器；生长分布式布拉格反射镜底镜,以形成带通滤波器反射谱中的长波段右禁带，平均反射率为85～95%，宽度为50～80nm；在底镜上继续生长分布式布拉格反射镜顶镜,形成带通滤波器反射谱中短波段左禁带，平均反射率为85～95%，宽度为50～80nm；中间生长光学隔离层，其厚度为50～150nm；选择介质薄膜SiO₂与Si₃N₄、TiO₂、HfO₂中之一两者组成分布式布拉格反射镜(DBR)的单位结构，顶镜或底镜的反射镜周期数为4～20；整个厚度范围为1.5μm～2μm。

2.根据权利要求1所述紫外带通滤波器的制备方法，其特征是采用PECVD在蓝宝石衬底上周期生长SiO₂及Si₃N₄、TiO₂、HfO₂中之一，制备一顶镜一底镜堆叠的分布式布拉格反射镜，两镜间用中间隔离层隔开，形成紫外带通滤波功能的光学器件，步骤如下：

1）在抛光蓝宝石(0001)衬底或者具有紫外探测器件结构的表面生长SiO₂/Si₃N₄介质薄膜构成分布式布拉格反射镜结构，确定反射镜的中心反射波长、带宽、截止波长，用于校准滤波器的工作波段；

2）介质薄膜采用PECVD方法生长，其中Si源、N源和O源分别为硅烷、氮气和一氧化二氮；整个厚度范围为1.5μm～2μm，周期数为4～20，尤其是10～20；

3）采用PECVD设备在两英寸双面抛光蓝宝石(0001)衬底或者具有紫外探测器件结构的表面生长制备一前一后堆叠的分布式布拉格反射镜，两者间用中间隔离层隔开，形成紫外带通滤波器。

3.根据权利要求1所述的紫外带通滤波器的制备方法，其特征是选择介质薄膜SiO₂与Si₃N₄、TiO₂、HfO₂中之一两者组成分布式布拉格反射镜(DBR)的单位结构，顶镜或底镜的反射镜周期数为10～20。

4.根据权利要求1所述紫外带通滤波器的制备方法，其特征是制备的SiO₂/Si₃N₄分布式布拉格反射镜结构，采用PECVD方法控制生长，Si源、N源和O源分别为硅烷(SiH₄)、氮气(N₂)和一氧化二氮(N₂O)，制备在抛光蓝宝石(0001)衬底或者具有紫外探测器件结构的表面；

对于生长Si₃N₄子层，反应腔体压强范围为：500～700Pa；温度范围为：280～350℃；射频功率范围为：12～18W；SiH₄气源流量范围为：15～30sccm；N₂气源流量范围为：800～1000sccm；

对于生长SiO₂子层，反应腔体压强范围为：150～300Pa；温度范围为：280～350℃；射频功率范围为：6～10W；SiH₄气源流量范围为：50～150sccm,N₂O气源流量范围为：300～500sccm。

5.根据权利要求1所述紫外带通滤波器的制备方法，其特征是根据光学传输矩阵理论,模拟计算分布式布拉格反射镜及紫外带通滤波器的光学反射谱,确定其多层介质膜的种类、周期、厚度、化学成分，以选择适当生长工艺及参数；目标工作波长为280nm至400nm。

6.根据权利要求1所述紫外带通滤波器的制备方法，其特征具有可通过调节生长时间对介质膜子层厚度进行控制，以此为基础改变带通滤波器的通带宽度与中心波长，实现中心波长从280～400nm，通带宽度从30nm～70nm的带通滤波器。