[发明专利]一种在铁电晶体材料极化过程中压制反转畴域侧向生长的电极结构制作方法

摘要

本发明公开了一种在铁电晶体材料极化过程中压制反转畴域侧向生长的电极结构制作方法，包括在铁电晶体材料+z面上制作出电极结构、制作+z面除电极外其他区域的选择性质子交换层、在交换层上覆盖绝缘介质层和‑z面上制作金属电极。通过本发明可以获得在极化过程中有效地压制反转畴域侧向生长的方法，解决了利用外加脉冲电压方法制作超短周期的周期性极化晶体材料时所遇到的畴域合并的难题，实现了对大厚度短周期铁电晶体材料的周期性极化，最后结果表明利用该方法所制作的周期性畴反转光栅的垂直性优越。

主权项

一种在铁电晶体材料极化过程中压制反转畴域侧向生长的电极结构制作方法，其特征在于：其制作的步骤如下：1)首先在对铁电晶体材料的+z面上通过镀膜、光刻和腐蚀的工艺方法或者光刻、镀膜和剥离的工艺方法制作出铁电晶体材料极化所需的电极结构；所述电极结构包括主干电极部分和梳状光栅电极部分，主干电极部分电极宽度为1～4mm，梳状光栅电极部分电极宽度为0.001～0.002mm；2)然后通过在铁电晶体材料的+z面上，采用质子交换的制作方法来实现一层选择性质子交换层；所述的质子交换的制作方法是将已制作完电极结构的铁电晶体材料放入富含质子的质子源中，在200℃进行质子交换；3)接着再通过化学沉积、光刻和腐蚀的工艺方法或者喷涂、光刻和腐蚀的工艺方法在+z面空白处覆盖上绝缘介质层；4)最后再在‑z面上镀上所需的电极材料金属，然后将其放至极化装置中进行铁电晶体材料的极化；其中，步骤2)所述质子交换的制作时间在20到250分钟之间；步骤3)所述绝缘介质层包括SiO2、全氟三丁胺或者硅脂油中的任意一种，覆盖的厚度为200‑1000nm；所述铁电晶体材料为纯铌酸锂、掺MgO铌酸锂、钽酸锂、磷酸氧钛钾、扩散铌酸锂、砷酸钛氧铷、铌酸锶钡、氟化钡镁或者硝酸钾KNO3中的任意一种；所述富含质子的质子源包括苯甲酸和焦磷酸；所述电极结构所采用的电极材料为Al电极、Cr电极、Au电极以及其他合金材料的电极中的任意一种，电极的厚度约为20～80nm；所述电极结构在铁电畴方向呈周期性变化或准周期性变化。