【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光學材料薄膜，尤其涉及一種在sio2/si襯底上制備微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的方法。
技術介紹
1、摻釹釔鋁石榴石(nd:yag)晶體具有優異的光學和物理特性，是最重要且廣泛使用的固體激光增益材料之一。通過稀土離子釹(nd)摻雜到yag晶體中取代釔離子(y3+)，yag晶格不會發生畸變，因此保持了優良的性能。nd:yag晶體具有出色的光學和熱機械特性(高發射截面、大泵浦吸收系數、高擴散系數和低膨脹系數)，是目前綜合特性最優良的固體激光材料之一。nd:yag晶體可以產生波長為1318nm、1064nm和946nm的激光，尤其在1064nm波長下，具有高達99.7％的量子效率。同時，nd:yag具有良好的穩定性，其熒光壽命、量子效率和線寬在常溫下基本不受溫度變化的影響。這使得它在許多應用領域中都能表現出穩定可靠的性能。
2、薄膜波導與周圍環境之間的折射率差值越大，對光的限制作用就越強，所以制備與周圍介質具有高折射率差的薄膜波導結構是實現高集成度nd：yag片上集成激光器的關鍵。同時，薄膜材料的界面越清晰、單晶程度越高，就越能避免在界面上的光散射，減少光的傳輸損耗，所以薄膜的界面清晰程度和單晶程度成為薄膜品質的重要指標。盡管研究人員嘗試了多種技術用于制備yag單晶薄膜(脈沖激光沉積、溶膠凝膠、離子注入等)，但是這些方法制備的薄膜單晶程度上都有一定的缺陷，并且在sio2等低折射率襯底上制備微米厚度的nd：yag單晶薄膜還無法實現。
3、因此，現有技術還有待于改進和發展。
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1、鑒于上述現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種在sio2/si襯底上制備微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的方法，旨在解決如何在sio2襯底上制備單晶性好且厚度均勻的微米量級摻釹釔鋁石榴石薄膜的問題。
2、本專利技術的技術方案如下：
3、本專利技術在于提供一種在sio2/si襯底上制備微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的方法，包括步驟：
4、s1、采用熱氧化方法在硅基底晶圓的上表面形成二氧化硅薄膜，采用研磨拋光工藝將所述硅基底晶圓的下表面進行磨削，得到sio2/si襯底；
5、s2、取(111)取向的摻釹釔鋁石榴石晶圓，利用直接鍵合法，將所述摻釹釔鋁石榴石晶圓與所述二氧化硅薄膜接觸鍵合，得到鍵合體，經退火處理后得到退火后的鍵合體；
6、s3、采用晶片研磨工藝將所述退火后的鍵合體中的摻釹釔鋁石榴石晶圓磨削至摻釹釔鋁石榴石薄膜，使所述摻釹釔鋁石榴石薄膜的表面與所述sio2/si襯底中硅基底表面保持平行；
7、s4、將所述摻釹釔鋁石榴石薄膜采用化學機械拋光至目標厚度，得到在sio2/si襯底上形成的微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜。
8、步驟s1中，可選地，所述二氧化硅薄膜的厚度為2～4μm。
9、步驟s1中，可選地，所述采用研磨拋光工藝將所述硅基底晶圓的下表面進行磨削的步驟，包括：使用高精度單面磨削機對所述硅基底晶圓的下表面進行磨削，通過化學機械拋光、清洗后，使sio2/si襯底中的硅基底的總厚度變化小于1μm。
10、步驟s2中，可選地，所述摻釹釔鋁石榴石晶圓的初始厚度為0.2-2mm。
11、步驟s2中，可選地，所述退火處理的溫度為150～200℃，所述退火處理的時間為2～8h。
12、步驟s3中，可選地，所述摻釹釔鋁石榴石薄膜的厚度為5ˋ10μm。
13、步驟s4中，可選地，所述化學機械拋光采用二氧化硅拋光液。
14、步驟s4中，可選地，所述化學機械拋光包括在拋光過程中或拋光后對拋光墊表面進行沖洗、刷洗或超聲清洗。
15、步驟s4中，可選地，所述在sio2/si襯底上形成的微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的厚度為1～3μm。
16、步驟s4中，可選地，所述在sio2/si襯底上形成的微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的表面粗糙度低于0.5nm。
17、有益效果：
18、本專利技術提供了一種在sio2/si襯底上制備微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的方法，通過對sio2/si襯底的總厚度變化進行優化，與摻釹釔鋁石榴石晶圓直接鍵合后，對摻釹釔鋁石榴石晶圓進行高精度磨削，確保摻釹釔鋁石榴石薄膜表面和sio2/si襯底中硅基底表面保持相對平行，從而顯著提高了摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的厚度均勻。然后通過化學機械拋光以去除磨削造成的表面損傷，最終實現在sio2/si襯底上制備得到具有均勻厚度且單晶性良好的微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜。
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1.一種在SiO2/Si襯底上制備微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的方法，其特征在于，包括步驟：
2.根據權利要求1所述的在SiO2/Si襯底上制備微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的方法，其特征在于，步驟S1中，所述二氧化硅薄膜的厚度為2-4μm。
3.根據權利要求1所述的在SiO2/Si襯底上制備微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的方法，其特征在于，步驟S1中，所述采用研磨拋光工藝將所述硅基底晶圓的下表面進行磨削的步驟，包括：使用高精度單面磨削機對所述硅基底晶圓的下表面進行磨削，通過化學機械拋光、清洗后，使SiO2/Si襯底中的硅基底的總厚度變化小于1μm。
4.根據權利要求1所述的在SiO2/Si襯底上制備微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的方法，其特征在于，步驟S2中，所述摻釹釔鋁石榴石晶圓的初始厚度為0.2-2mm。
5.根據權利要求1所述的在SiO2/Si襯底上制備微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的方法，其特征在于，步驟S2中，所述退火處理的溫度為150～200℃，所述退火處理的時間為2～8h。
6.根據權利要求1所述的在SiO2/S
7.根據權利要求1所述的在SiO2/Si襯底上制備微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的方法，其特征在于，步驟S4中，所述化學機械拋光采用二氧化硅拋光液。
8.根據權利要求1所述的在SiO2/Si襯底上制備微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的方法，其特征在于，步驟S4中，所述化學機械拋光包括在拋光過程中或拋光后對拋光墊表面進行沖洗、刷洗或超聲清洗。
9.根據權利要求1所述的在SiO2/Si襯底上制備微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的方法，其特征在于，步驟S4中，所述在SiO2/Si襯底上形成的微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的厚度為1～3μm。
10.根據權利要求9所述的在SiO2/Si襯底上制備微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的方法，其特征在于，所述在SiO2/Si襯底上形成的微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的表面粗糙度低于0.5nm。
...【技術特征摘要】
1.一種在sio2/si襯底上制備微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的方法，其特征在于，包括步驟：
2.根據權利要求1所述的在sio2/si襯底上制備微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的方法，其特征在于，步驟s1中，所述二氧化硅薄膜的厚度為2-4μm。
3.根據權利要求1所述的在sio2/si襯底上制備微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的方法，其特征在于，步驟s1中，所述采用研磨拋光工藝將所述硅基底晶圓的下表面進行磨削的步驟，包括：使用高精度單面磨削機對所述硅基底晶圓的下表面進行磨削，通過化學機械拋光、清洗后，使sio2/si襯底中的硅基底的總厚度變化小于1μm。
4.根據權利要求1所述的在sio2/si襯底上制備微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的方法，其特征在于，步驟s2中，所述摻釹釔鋁石榴石晶圓的初始厚度為0.2-2mm。
5.根據權利要求1所述的在sio2/si襯底上制備微米級摻釹釔鋁石榴石單晶薄膜的方法，其特征在于，步驟s2中，所述退火處理的溫度為150～200℃，所述退火處理的時間為2～...
【專利技術屬性】
技術研發人員：項炳錫，韓黃璞，李青云，馬鈺潔，阮雙琛，
申請(專利權)人：深圳技術大學，
類型：發明
國別省市：
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