磁控濺射法制備硅基LiNbO3光波導(dǎo)薄膜材料研究.pdf

1、LiNbO3因具有優(yōu)異的電光、壓電、非線性光學(xué)等特性，已被廣泛應(yīng)用于聲表面波及集成光學(xué)器件中。制備集成光學(xué)器件常需將 LiNbO3制成各種形式的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，但傳統(tǒng)方法制備的光波導(dǎo)薄膜存在較多的缺點(diǎn)，因而異質(zhì) LiNbO3薄膜引起了人們的關(guān)注。與體單晶相比，異質(zhì) LiNbO3薄膜具有明顯的優(yōu)勢(shì)。如可以獲得較大的波導(dǎo)膜與襯底折射率差。至今人們已經(jīng)采用多種薄膜生長(zhǎng)技術(shù)來(lái)制備異質(zhì)LiNbO3薄膜，相比其它薄膜生長(zhǎng)技術(shù)，射頻磁控濺射法有許多優(yōu)勢(shì)。

2、硅材料作為半導(dǎo)體微電子工業(yè)的基石，在硅襯底上生長(zhǎng) LiNbO3薄膜與目前半導(dǎo)體工藝兼容，有利于光電集成且價(jià)格低廉，具有廣闊的應(yīng)用前景。因而，開展硅基 LiNbO3薄膜的研究具有非常重要的意義。
　　采用緩沖層是改善薄膜生長(zhǎng)質(zhì)量的常用途徑，本文采用了Si3N4/SiO2作為緩沖層，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)為L(zhǎng)iNbO3/Si3N4/SiO2/Si。介紹了緩沖層(Si3N4/SiO2)的作用以及制備方法。在Si3N4/SiO2/Si襯底上制備了LiN

3、bO3薄膜，分析了工藝條件（工作氣壓、襯底溫度、退火溫度、氧氬比例）與薄膜質(zhì)量之間的關(guān)系，得出了生長(zhǎng)高質(zhì)量 C軸取向LiNbO3薄膜的優(yōu)化條件：濺射功率為30W、氧氬比例為4：6，襯底溫度為550℃、工作氣壓為3Pa、快速退火處理(T=700℃，保持時(shí)間60s)。
　　通過(guò)多種測(cè)試結(jié)果的分析表明：在優(yōu)化條件下生長(zhǎng)的LiNbO3薄膜是一種柱狀的多晶結(jié)構(gòu)，具有良好的C軸擇優(yōu)取向性，表面平整和截面清晰。這種高質(zhì)量的LiNbO3薄膜在光波