一種片上集成硫化砷微盤腔及其制作方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)實(shí)施例公開了一種片上集成硫化砷微盤腔及其制作方法，其中，該微盤腔包括：自上而下層疊的微盤和支撐結(jié)構(gòu)；所述微盤的尺寸大于所述支撐結(jié)構(gòu)的尺寸。本發(fā)明專利技術(shù)實(shí)施例提供的片上集成硫化砷微盤腔及其制作方法能夠提高片上集成硫化砷微盤腔的品質(zhì)因子。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)實(shí)施例涉及光學(xué)
，尤其涉及一種片上集成硫化砷微盤腔及其制作方法。
技術(shù)介紹
回音壁模式的微盤腔是一種重要的微納光子器件，在低閾值激光器、腔光力學(xué)和生物傳感等方面有著廣泛的應(yīng)用。特別地，在集成光學(xué)領(lǐng)域，由于中紅外光學(xué)和非線性光學(xué)的巨大潛在應(yīng)用價(jià)值，基于中紅外透光高非線性系數(shù)材料的集成光學(xué)研究將對(duì)這一方向產(chǎn)生莫大助益。目前中紅外透光材料在集成光學(xué)上研究的主流是硫系玻璃，其中又以硫化砷和硒化砷為主。已有的硫化砷微盤腔的制備技術(shù),由于無法解決硫化砷易于被具有氧化性物質(zhì)(包括氣體和液體)腐蝕的問題，均是直接生長(zhǎng)于二氧化硅基片上。但是這樣的結(jié)構(gòu)由于硫化砷和二氧化硅之間折射率差異不大，光能量會(huì)有一部分分布于襯底內(nèi)，襯底對(duì)光的損耗問題會(huì)降低此類微盤腔的品質(zhì)因子。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種片上集成硫化砷微盤腔及其制作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的片上集成硫化砷微盤腔品質(zhì)因子較低的問題。為達(dá)此目的，本專利技術(shù)實(shí)施例采用以下技術(shù)方案：第一方面，本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種片上集成硫化砷微盤腔，包括：自上而下層疊的微盤和支撐結(jié)構(gòu)；所述微盤的尺寸大于所述支撐結(jié)構(gòu)的尺寸。進(jìn)一步地，所述支撐結(jié)構(gòu)包括：自上而下層疊的中間層和支撐層。進(jìn)一步地，所述微盤的材料為硫化砷；所述中間層的材料為二氧化硅；所述支撐層的材料為硅。進(jìn)一步地，所述微盤的形狀為圓柱形或者圓臺(tái)形；所述中間層的形狀為圓柱形；所述支撐層的形狀為圓臺(tái)形。進(jìn)一步地，所述支撐層的中心、所述中間層的中心和所述微盤的中心在同一條直線上，且所述支撐層、所述中間層和所述微盤集成于硅片之上。進(jìn)一步地，所述微盤的厚度大于或等于0.5微米，且小于或等于2微米。進(jìn)一步地，所述微盤上表面的直徑大于或等于20微米，且小于或等于100微米。進(jìn)一步地，所述中間層的厚度大于或等于0.2微米，且小于或等于1微米。第二方面，本專利技術(shù)實(shí)施例還提供了一種如第一方面所述的微盤腔的制作方法，包括：提供商用二氧化硅片；在所述二氧化硅片之上形成硫化砷層；在所述硫化砷層之上旋涂第一光刻膠，并進(jìn)行曝光、顯影，形成第一光刻膠子塊；刻蝕硫化砷層中除所述第一光刻膠子塊所在區(qū)域之外的剩余區(qū)域的硫化砷層，形成至少一個(gè)微盤；去除剩余的第一光刻膠；在去除掉光刻膠之后的結(jié)構(gòu)之上重新旋涂第二光刻膠，并進(jìn)行套刻，形成第二光刻膠子塊，且所述第二光刻膠子塊包圍所述微盤；刻蝕二氧化硅層中除所述第二光刻膠子塊所在區(qū)域之外的剩余區(qū)域的二氧化硅層，形成二氧化硅子塊；對(duì)硅片中除所述二氧化硅子塊所在區(qū)域之外的剩余區(qū)域的硅進(jìn)行刻蝕，形成支撐層；對(duì)二氧化硅子塊的邊緣進(jìn)行刻蝕，形成中間層，以使所述微盤的尺寸大于所述中間層的尺寸；去除剩余的第二光刻膠。本專利技術(shù)實(shí)施例提供的片上集成硫化砷微盤腔及其制作方法，通過將微盤的尺寸設(shè)置為大于支撐結(jié)構(gòu)的尺寸，實(shí)現(xiàn)了微盤懸空設(shè)置，進(jìn)而束縛在微盤中的光學(xué)模式不會(huì)受到支撐結(jié)構(gòu)的影響，從而能夠提高片上集成硫化砷微盤腔的品質(zhì)因子，進(jìn)而能夠提高片上集成硫化砷微盤腔在光學(xué)器件上的性能。附圖說明通過閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本專利技術(shù)的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的片上集成硫化砷微盤腔的一種實(shí)現(xiàn)方式的剖視示意圖。圖2是圖1提供的片上集成硫化砷微盤腔中的微盤的俯視示意圖。圖3是圖1提供的片上集成硫化砷微盤腔中的中間層的俯視示意圖。圖4是圖1提供的片上集成硫化砷微盤腔中的支撐層的俯視示意圖。圖5是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的片上集成硫化砷微盤腔的另一種實(shí)現(xiàn)方式的剖視示意圖。圖6是圖5提供的片上集成硫化砷微盤腔中的微盤的俯視示意圖。圖7是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的片上集成硫化砷微盤腔的歸一化透射譜示意圖。圖8是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的片上集成硫化砷微盤腔的制作方法的流程示意圖。圖9A是圖8中步驟在硅片之上形成二氧化硅層的剖視示意圖。圖9B是圖8中步驟在二氧化硅片之上形成硫化砷層的剖視示意圖。圖9C是圖8中步驟在硫化砷層之上旋涂第一光刻膠的剖視示意圖。圖9D是圖8中步驟進(jìn)行曝光、顯影，形成第一光刻膠子塊的剖視示意圖。圖9E是圖8中步驟刻蝕硫化砷層中除第一光刻膠子塊所在區(qū)域之外的剩余區(qū)域的硫化砷層，形成至少一個(gè)微盤的剖視示意圖。圖9F是圖8中步驟去除剩余的第一光刻膠的剖視示意圖。圖9G是圖8中步驟在去除掉光刻膠之后的結(jié)構(gòu)之上重新旋涂第二光刻膠的剖視示意圖。圖9H是圖8中步驟進(jìn)行套刻，形成第二光刻膠子塊的剖視示意圖。圖9I是圖8中步驟刻蝕二氧化硅層中除第二光刻膠子塊所在區(qū)域之外的剩余區(qū)域的二氧化硅層，形成二氧化硅子塊的剖視示意圖。圖9J是圖8中步驟對(duì)硅片中除二氧化硅子塊所在區(qū)域之外的剩余區(qū)域的硅進(jìn)行刻蝕，形成支撐層的剖視示意圖。圖9K是圖8中步驟對(duì)二氧化硅子塊的邊緣進(jìn)行刻蝕，形成中間層的剖視示意圖。圖9L是圖8中步驟去除剩余的第二光刻膠的剖視示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本專利技術(shù)，而非對(duì)本專利技術(shù)的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本專利技術(shù)相關(guān)的部分而非全部?jī)?nèi)容。圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的片上集成硫化砷微盤腔的一種實(shí)現(xiàn)方式的剖視示意圖。如圖1所示，本專利技術(shù)實(shí)施例提供的片上集成硫化砷微盤腔包括：支撐結(jié)構(gòu)101和微盤102。其中，微盤102位于支撐結(jié)構(gòu)101之上，且微盤102的尺寸大于支撐結(jié)構(gòu)101的尺寸。本專利技術(shù)實(shí)施例提供的片上集成硫化砷微盤腔，通過將微盤102的尺寸設(shè)置為大于支撐結(jié)構(gòu)101的尺寸，實(shí)現(xiàn)了微盤102懸空設(shè)置，進(jìn)而束縛在微盤102中的光學(xué)模式不會(huì)受到支撐結(jié)構(gòu)101的影響，從而能夠提高片上集成硫化砷微盤腔的品質(zhì)因子，進(jìn)而能夠提高片上集成硫化砷微盤腔在光學(xué)器件上的性能。如圖1所示，支撐結(jié)構(gòu)101可以包括：中間層103和支撐層104。其中，中間層103位于支撐層104的上方。其中，微盤102的材料可以為硫化砷；中間層103的材料可以為二氧化硅；支撐層104的材料可以為硅。圖2是圖1提供的片上集成硫化砷微盤腔中的微盤的俯視示意圖。如圖1和圖2所示，微盤102的形狀可以為圓柱形。微盤102的厚度可以大于或等于0.5微米，且小于或等于2微米。微盤102的直徑可以大于或等于20微米，且<本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種片上集成硫化砷微盤腔，其特征在于，包括：自上而下層疊的微盤和支撐結(jié)構(gòu)；所述微盤的尺寸大于所述支撐結(jié)構(gòu)的尺寸。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種片上集成硫化砷微盤腔，其特征在于，包括：自上而下層疊的微盤
和支撐結(jié)構(gòu)；
所述微盤的尺寸大于所述支撐結(jié)構(gòu)的尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微盤腔，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)包括：自上
而下層疊的中間層和支撐層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微盤腔，其特征在于，所述微盤的材料為硫化砷；
所述中間層的材料為二氧化硅；所述支撐層的材料為硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微盤腔，其特征在于，所述微盤的形狀為圓柱形
或者圓臺(tái)形；
所述中間層的形狀為圓柱形；
所述支撐層的形狀為圓臺(tái)形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微盤腔，其特征在于，所述支撐層的中心、所述
中間層的中心和所述微盤的中心在同一條直線上，且所述支撐層、所述中間層
和所述微盤集成于硅片之上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微盤腔，其特征在于，所述微盤的厚度大于或等
于0.5微米，且小于或等于2微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微盤腔，其特征在于，所述微盤上表面的直徑大
于或等于20微米，且小于或等于100微米。

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：姜校順，陳遠(yuǎn)，趙明霄，肖敏，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南京大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32