[发明专利]一种片上高品质因子硫系微环谐振腔的制备方法

摘要

本发明涉及一种片上高品质因子硫系微环谐振腔的制备方法，属于片上微纳光电子器件制备技术领域。包括：在硫系薄膜表面旋涂电子束胶、电子束选择性曝光电子束胶、退火炉回流、反应离子刻蚀、在波导结构上旋涂热固性聚合物及退火炉退火等步骤。本发明公布的制备方法解决了国际上高非线性光子器件品质因子低，性能差的问题，适用于在硫系薄膜上制备高品质、高非线性的环形谐振腔，Q提高2个数量级以上，显著提高其在片上光电子器件应用领域的应用性能，并且可以大批量制备，适用于大型光子集成。

主权项

1.一种片上高品质因子硫系微环谐振腔的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.在高非线性硫系薄膜表面旋涂电子束胶；由上至下依次为薄膜层(11)、二氧化硅下包层(10)、硅衬底(9)构成薄膜样品(8)；然后，在所述的薄膜层(11)上表面旋涂电子束胶(12)；/nS2.电子束曝光：/nS21.将旋涂有电子束胶的薄膜样品固定在电子束曝光的样品台的卡槽中，通过相关设备将样品调整为水平，并通过显微镜及相关设备记录下样品的相对坐标；最后，将所述的样品装在送样台上；/nS22.通过电子束曝光相关软件对所想要曝光的图案进行处理，转化为控制电子束设备的程序，并输入步骤S21中记录的相对坐标；然后，将样品送入曝光室；最后，运行程序控制电子束对电子束胶选择性曝光；/nS23.曝光完成之后，将样品放入显影液内进行显影去除曝光区域的电子束胶，直到形成所需要的电子束胶图案层(13)；/nS3.热回流：将含有电子束胶图案层的薄膜样品放到加热台上，利用加热台对电子束胶图案层进行快速的热回流，使其侧壁光滑且不发生形变，保持原有设计的尺寸结构不变；/nS4.反应离子刻蚀：将回流后，含有电子束胶图案层的样品放置于载盘上，利用反应离子刻蚀机，对样品进行离子轰击及离子反应刻蚀，在刻蚀过程中，覆盖有电子束胶图案层(13)的薄膜区域没有接触到刻蚀离子而被保留，其他薄膜区域经过离子反应刻蚀被去除，由于暴露在离子下的区域面积足够大，在图案的各个部分反应离子的浓度一致，因此刻蚀速率均一致，刻蚀形成的凹槽深度一致；刻蚀完成后，形成脊型波导结构的环形谐振腔(16)，及残留电子束胶图案(15)；/nS5.残胶去除：将上述样品再次放入反应离子刻蚀机内，通过调整刻蚀参数，使反应过程仅对残留的电子束胶图案(15)刻蚀，不与环形谐振腔(16)凹槽处的硫系薄膜进一步反应，从而将残留的电子束胶图案(15)完全去除；/nS6.脊型波导结构表面旋涂热固性聚合物：将经过步骤S5处理获得的样品吸附到旋涂机的样品台上，并通过移液枪将聚合物滴满整个样品，然后通过调整旋涂参数获得所需厚度的聚合物上包层(17)；/nS7.热固性聚合物退火：将经过步骤S6处理的样品放置玻璃培养皿，并密封送入退火炉，然后，通过调整退火参数，实现对热固性聚合物上包层(17)的退火，同时对环形谐振腔(16)侧壁起到一定的热回流作用，使其侧壁变的光滑，进而降低波导损耗，实现高品质因子硫系微环谐振腔的制备。/n