[发明专利]一种离子注入制备掺铒碳化硅光波导的方法

摘要

本发明涉及一种离子注入制备掺铒碳化硅光波导的方法，依次包括晶体抛光清洗、注入氧离子、退火、注入铒离子、退火的步骤最终得到掺铒碳化硅波导。通过将SOI半导体工艺应用于制备掺铒碳化硅光波导的二氧化硅下包层的过程，生成一层进化学计量比的二氧化硅埋层，与掺铒碳化硅波导芯层之间的折射率差值较大。在掺铒碳化硅波导芯层中，铒离子浓度呈高斯分布，掺铒碳化硅波导芯层中间部分的铒离子浓度最高，有效增强铒离子的荧光发光效率，提高光增益。通过调整注入能量和注入剂量可以实现精确控制注入铒离子的深度和浓度，可以避免由于注入的铒离子浓度过低导致的波导增益低以及过高导致的铒离子浓度猝灭效应。

主权项

1.一种离子注入制备掺铒碳化硅光波导的方法，其特征在于：包括如下步骤：a)先将经过切割的碳化硅样品（1）进行光学抛光，并将抛光后的碳化硅样品（1）进行清洗处理，再清洗过的碳化硅样品（1）烘干；b)将步骤a)处理后的碳化硅样品（1）放置于真空度为1×10Pa的加速器靶室中，进行氧离子注入碳化硅样品（2）中的过程，注入温度为600-700℃，注入能量为0.5-3.0MeV,注入剂量为1×10-1×10ions/cm，束流密度为0.1-10uA/cm，最终在碳化硅样品（2）中逐渐形成二氧化硅埋层（2）；c)将步骤b)完成氧离子注入过程的碳化硅样品（1）在氩气环境下进行退火处理，退火温度为1200℃，时间为0.5-1h，碳化硅样品（1）中形成距离碳化硅表面深度为600-1400nm的近化学计量比的二氧化硅埋层（2）；d)将步骤c)中得到的碳化硅样品（1）放置于真空度为1×10Pa的加速器靶室中，进行铒离子注入碳化硅样品（2）中的过程，注入温度为25℃，注入能量为300-800KeV,注入剂量为1×10-1×10ions/cm，碳化硅样品（1）中形成距离碳化硅表面深度为80-170nm的掺铒碳化硅层（3）；e)将步骤d)中得到的碳化硅样品（1）进行退火处理，最终形成由碳化硅样品（1）底部形成的碳化硅基底（7）、二氧化硅埋层（2）形成二氧化硅下包层（6），掺铒碳化硅层（3）形成掺铒碳化硅波导芯层（5）、以及在掺铒碳化硅波导芯层（5）上方的空气上包层（4）构成的掺铒碳化硅光波导。