一種非周期高對比度光柵及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非周期高對比度光柵及其制備方法，光柵結(jié)構(gòu)包括從上到下的氮化物器件層和硅襯底層，頂?shù)锲骷由暇哂泄鈻牌骷Y(jié)構(gòu)，光柵器件滿足相位匹配方程：--?。光柵器件結(jié)構(gòu)為非周期，以空氣隙為間隔。氮化物器件層，使用的材料為氮化鎵；硅襯底層具有一個貫穿至氮化物器件層下表面的空腔；氮化物器件層為完全懸空的。本發(fā)明的光柵聚焦和透射能力強(qiáng)、運(yùn)用場景豐富、制備工藝簡單。
【專利說明】一種非周期高對比度光柵及其制備方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于信息材料與器件領(lǐng)域，涉及一種非周期高對比度光柵結(jié)構(gòu)。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]高對比度光柵(HCG: High-Contrast Grating)是一種光柵周期小于光波長的光柵，具有高反射以及透射聚焦能力。當(dāng)光照射到其表面時，該光柵具有不發(fā)生高次衍射的特點(diǎn)。
[0005]隨著光柵衍射理論和光柵制造技術(shù)的不斷完善，這種光柵被廣泛用于制作抗反射元件、偏正器件、窄帶濾波器等。利用HCG的高反射率性能，可以設(shè)計光探測器的反射鏡，調(diào)節(jié)光柵參數(shù)，可以分析探測器的效率。
[0006]利用三族氮化物與空氣折射率的差異，獲得光電器件對光場的約束限制作用。獲得了非周期高對比度的光柵結(jié)構(gòu)。利用低損耗特性以及高透射能力，可以制成具有高透射率的空芯波導(dǎo)。使這種非周期的高對比度光柵應(yīng)用在垂直腔表面發(fā)射激光器以及可調(diào)諧的垂直腔表面發(fā)射激光器 ，提高了激光器性能。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]技術(shù)問題:本發(fā)明提供一種聚焦和透射能力強(qiáng)、運(yùn)用場景豐富、制備工藝簡單的非周期高對比度光柵，同時提供一種該光柵的制備方法。
[0009]技術(shù)方案:本發(fā)明的非周期高對比度光柵，以硅基氮化物晶片為載體，包括硅襯底層和設(shè)置在襯底層上方的氮化物器件層，氮化物器件層中設(shè)置有非周期光柵器件結(jié)構(gòu)，非周期光柵器件結(jié)構(gòu)下方設(shè)置有貫穿硅襯底層的空腔，使非周期光柵器件結(jié)構(gòu)完全懸空；
非周期光柵器件結(jié)構(gòu)為矩形，具有不同的周期與占空比，光柵和光柵之間以空氣做為
間隙，光柵的相位分布滿足相位匹配方程
【權(quán)利要求】
1.一種非周期高對比度光柵，其特征在于，該光柵以硅基氮化物晶片為載體，包括硅襯底層(I)和設(shè)置在所述襯底層(I)上方的氮化物器件層(2)，所述氮化物器件層(2)中設(shè)置有非周期光柵器件結(jié)構(gòu)，所述非周期光柵器件結(jié)構(gòu)下方設(shè)置有貫穿硅襯底層(I)的空腔，使非周期光柵器件結(jié)構(gòu)完全懸空； 所述非周期光柵器件結(jié)構(gòu)為矩形，具有不同的周期與占空比，光柵和光柵之間以空氣做為間隙，光柵的相位分布滿足相位匹配方程:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非周期高對比度光柵，其特征在于，所述非周期光柵器件結(jié)構(gòu)的透射聚焦波長在可見光波段。
3.一種制備權(quán)利要求1或2所述非周期高對比度光柵的方法，其特征在于，該方法以硅基氮化物晶片為載體，包括如下步驟: (1)在硅基氮化物晶片的氮化物器件層(2)上表面旋涂一層電子束光刻膠，采用電子束曝光技術(shù)在所述電子束光刻膠層上定義出非周期光柵器件結(jié)構(gòu)； (2)采用反應(yīng)耦合等離子體刻蝕技術(shù)將所述步驟(1)中定義的非周期光柵結(jié)構(gòu)器件轉(zhuǎn)移到氮化物器件層(2)中，所述轉(zhuǎn)移過程中反應(yīng)耦合等離子體刻蝕深度為40(T500nm ； (3)在硅基氮化物晶片的氮化物器件層(2)上表面和硅襯底層(I)下表面旋涂一層電子束光刻膠，用以保護(hù)已加工器件，采用電子束曝光技術(shù)在硅襯底層(I)下表面的電子束光刻膠層上打開一個刻蝕窗口；` (4)將氮化物器件層(2)作為刻蝕阻擋層，采用深硅刻蝕技術(shù)，通過所述刻蝕窗口將硅襯底層(I)貫穿刻蝕至氮化物器件層(2)的下表面，在硅襯底層(I)中形成一個空腔； (5)采用反應(yīng)耦合等離子體刻蝕技術(shù)，在氮化物器件層(2)下表面向上刻蝕，將非周期光柵器件結(jié)構(gòu)下方的氮化物材料刻穿，形成完全懸空的非周期光柵器件結(jié)構(gòu)，然后采用氧氣等離子灰化方法去除硅襯底層(I)和氮化物器件層(2)上的殘余電子束刻膠，得到非周期高對比度光柵。
【文檔編號】G02B5/18GK103713341SQ201310672265
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】王永進(jìn), 陳佳佳, 施政, 李欣, 高緒敏, 白丹 申請人:南京郵電大學(xué)