【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于微電子，特別涉及一種光導開關器件，可用于超寬帶電磁脈沖發生器及固態緊湊型脈沖電源等。
技術介紹
1、光導開關器件指通過利用一定波長的激光脈沖在半導體器件體內激發產生大量光生載流子，控制材料的電導率，從而實現導通與關斷的一種新型器件。光導開關具有閉合時間快，抖動時間小，重復頻率高，且不受電磁干擾，小型化等優點。但目前光導開關器件面臨的一個關鍵問題就是對激光能量的利用率不高，由于襯底材料對光能吸收有限，有相當一部分光能穿透器件而損失，導致光能利用率低下。提高光導開關器件對觸發激光光能的利用率，可以提高光電轉化效率，產生更多的光生載流子，提高導通電流，從而提高光導開關器件的輸出功率。
2、申請號為202310744520.2的專利文獻公開了一種用于提高砷化鎵光導開關光能利用率的光學結構。其采用各種光學透鏡和反射鏡來提高光導開關的光能利用率。該光學結構由光導開關、柱面透鏡、4個反射鏡、平凹柱面鏡組成；其中第一反射鏡、柱面透鏡、光導開關和第二反射鏡中心相對依次從上到下水平排列；柱面透鏡的左端面與第三反射鏡的反射面粘接，右端面與第四反射鏡的反射面粘接，軸線穿過第三、第四反射鏡的中心；第一反射鏡中間位置的圓形通孔內部設置平凹柱面鏡；砷化鎵光導開關、第三反射鏡、第一反射鏡、平凹柱面鏡和第四反射鏡構成內部包含柱面透鏡的密閉空間。該結構設計可以使入射脈沖激光多次被反射通過襯底材料，增加觸發激光在器件內的光程，從而使觸發激光被光電導襯底充分吸收，提高脈沖激光能量的利用率，并降低光導開關的導通電阻。這種結構雖然能夠提高光導開關
3、申請號為cn202310681018.1的專利文獻公開了一種基于光柵結構的高效光導開關光學系統。其采用光柵結構來提高光導開關的光能利用率。通過在入光區域制備一系列平行微槽構成的光柵結構，利用光柵的反射作用增強對激光的吸收，同時也可以通過改變光柵周期等參數，能夠進一步提高光電轉化效率。該系統雖然能夠提高光導開關器件的光電轉化效率，但由于其光柵結構的設計和制作較為嚴格，容易導致光的散射和反射增加，降低光導開關對光能的利用率。
4、為了提高對光能的利用率，一種常用的解決方案是：在開關的入光面和背光面分別引入增透膜和反射膜，以減少激光光能在入光面的損耗，同時讓未被襯底吸收的激光能夠二次穿過導通區域，增加光在器件體內的光程從而提高光的利用率。這種方案存在以下多方面的問題：一是存在薄膜材料與襯底晶格不匹配的問題。
5、二是在光導開關的測試中，要經過多次的激光照射，造成薄膜材料可能會出現損壞，直接影響到光導開關的可靠性，甚至會出現失效的情況。
6、三是由于多層堆疊結構之間會產生熱應力，從而造成薄膜開裂，降低薄膜的增透和增反效果。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于針對上述有技術的不足，提供一種基于三角形倒圓角狀的光導開關器件及制作、封裝方法，以簡化器件結構，并在提升光能利用率的同時提高器件的工作穩定性。
2、實現本專利技術目的的技術關鍵是：涉及一種三角形倒圓角狀襯底結構，利用這種襯底自身的全反射和外置反射鏡提升光導開關的光能利用率；通過選用簡單可控的光學部件簡化器件結構，提高器件工作的穩定性。
3、本專利技術的技術方案是這樣實現的：
4、1.一種基于三角形倒圓角狀的光導開關器件，包括半絕緣襯底、反射鏡，金屬電極，外連接電極和封裝材料，其特征在于：
5、所述半絕緣襯底，采用三角形倒圓角形狀，其側面與反射鏡之間設有夾角α；
6、所述反射鏡，其長度僅為三角形襯底邊長的一半，且位于三角形襯底的左半面或右半面，另一半面作為入光面，其厚度與半絕緣襯底厚度相同；
7、三角形襯底對進入的觸發光進行全反射，全反射后的光線通過反射鏡再反射回襯底進行二次全反射，提高器件對光能的利用率。
8、作為優選，所述三角形襯底，采用為碳化硅、氮化鎵、砷化鎵、氧化鎵或金剛石這些半絕緣材料中的任意一種，其厚度為0.35mm-1mm，邊長為6-14mm，且側面與反射鏡之間的夾角α為1°～5°。
9、作為優選，所述金屬電極位于半絕緣襯底上下表面的正中間，形狀為倒圓角的三角形，其為歐姆接觸，材料為ni/ti/pt/au復合金屬層、ti/pt/au復合金屬層、w/ti/au復合金屬層，ni/ti/au復合金屬層或ni/au復合金屬層中的一種。
10、作為優選，所述外連接電極采用銅金屬材料，設為長方形條狀，長度為6mm-10mm，寬度為2mm-4mm，厚度為0.05mm-0.1mm，覆蓋在金屬電極的半面。
11、作為優選，所述封裝材料再用環氧樹脂，其緊密覆蓋在整個器件表面，且其內致密無空氣。
12、2.一種基于三角形倒圓角狀的光導開關器件的制作方法，其特征在于，包括如下步驟：
13、s1：半絕緣襯底進行清洗；
14、s2：在清洗后的半絕緣襯底正面均勻涂抹光刻膠；
15、s3：通過掩模版對涂抹有光刻膠的半絕緣襯底進行光刻、顯影形成數個倒角狀三角形電極形狀凹槽區，并在該半絕緣襯底正面蒸發、濺射、電鍍金屬形成金屬層；
16、s4：將半絕緣襯底正面電極區域外的金屬全部剝離去除，形成金屬電極；
17、s5：對半絕緣襯底背面再次進行清洗
18、s6：在清洗后的半絕緣襯底背面均勻涂抹光刻膠；
19、s7：通過掩模版對涂抹有光刻膠的半絕緣襯底背面進行光刻、顯影形成倒角狀三角形電極形狀凹槽區，并在該半絕緣襯底背面蒸發、濺射、電鍍金屬形成金屬層；
20、s8：將半絕緣襯底背面金屬電極區域外的金屬全部剝離去除，形成金屬電極；
21、s9：在半絕緣襯底上下表面的金屬電極上分別焊接外連接電極，通過外連接電極將光導開關器件固定在封裝模具中，再灌膠固定反射鏡，封裝整個器件。
22、s10：冷卻直至環氧樹脂膠凝固，打開封裝模具，獲得光導開關器件。
23、3.一種基于三角形倒圓角狀的光導開關器件的封裝方法，其特征在于，包括如下實現步驟：
24、1)使用鐵氟龍材料制備榫卯結構的封裝模具，其上開有灌膠孔，要求模具能夠緊密扣合保證不會漏膠；
25、2)通過已經焊接在金屬電極上的外電極來固定光導開關器件的位置，將光導開關器件固定在模具正中間，并將模具緊密扣合在一起；
26、3)通過模具的灌膠孔進行灌膠，在膠剛好能完全浸沒器件時，再將反射鏡放入距離器件近的一側，要求此時反射鏡和流動膠液面保持水平，且與器件保持輕微夾角，再灌入少量封裝膠將整個結構完全浸沒；
27、4)對封裝膠進行抽真空操作，冷卻等待其凝固；
28、5)將模具打開本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于三角形倒圓角狀的光導開關器件，包括半絕緣襯底(1)、反射鏡(2)，金屬電極(3)，外連接電極(4)和封裝材料(5)，其特征在于：
2.根據權利要求1所述的器件，其特征在于，所述半絕緣襯底(1)，采用為碳化硅、氮化鎵、砷化鎵、氧化鎵或金剛石這些半絕緣材料中的任意一種，其厚度為0.35mm-1mm，邊長為6-14mm，且側面與反射鏡之間的夾角α為1°～5°。
3.根據權利要求1所述的器件，其特征在于，金屬電極(3)位于半絕緣襯底上下表面的正中間，形狀為倒圓角的三角形，其為歐姆接觸，材料為Ni/Ti/Pt/Au復合金屬層、Ti/Pt/Au復合金屬層、W/Ti/Au復合金屬層，Ni/Ti/Au復合金屬層或Ni/Au復合金屬層中的一種。
4.根據權利要求1所述的器件，其特征在于，外連接電極(4)采用銅金屬材料，設為長方形條狀，長度為6mm-10mm，寬度為2mm-4mm，厚度為0.05mm-0.1mm，覆蓋在金屬電極的半面。
5.根據權利要求1所述的器件，其特征在于，封裝材料(5)為環氧樹脂，其緊密覆蓋在整個器件表面，且其內致密無
6.一種基于三角形倒圓角狀的光導開關器件的制作方法，其特征在于，包括如下步驟：
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述對半絕緣襯底晶圓進行清洗，是將半絕緣襯底晶圓依次放入BOE溶液、去離子水、丙酮、異丙醇、去離子水分別進行120s、180s、600s、180s、180s的超聲清洗。
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述掩模版的材料由石英和鉻構成，其中鉻為不透光區域，石英為透光區域，該透光區域形狀為倒角狀三角形狀。
9.一種基于三角形倒圓角狀的光導開關器件的封裝方法，其特征在于，包括如下實現步驟：
10.一種用于封裝光導開關器件的模具，包括底部(1)和頂部(2)兩部分，兩者之間通過凸出的榫頭(11)和凹進的卯眼(21)緊配合，形成榫卯封裝結構，其特征在于：
...【技術特征摘要】
1.一種基于三角形倒圓角狀的光導開關器件，包括半絕緣襯底(1)、反射鏡(2)，金屬電極(3)，外連接電極(4)和封裝材料(5)，其特征在于：
2.根據權利要求1所述的器件，其特征在于，所述半絕緣襯底(1)，采用為碳化硅、氮化鎵、砷化鎵、氧化鎵或金剛石這些半絕緣材料中的任意一種，其厚度為0.35mm-1mm，邊長為6-14mm，且側面與反射鏡之間的夾角α為1°～5°。
3.根據權利要求1所述的器件，其特征在于，金屬電極(3)位于半絕緣襯底上下表面的正中間，形狀為倒圓角的三角形，其為歐姆接觸，材料為ni/ti/pt/au復合金屬層、ti/pt/au復合金屬層、w/ti/au復合金屬層，ni/ti/au復合金屬層或ni/au復合金屬層中的一種。
4.根據權利要求1所述的器件，其特征在于，外連接電極(4)采用銅金屬材料，設為長方形條狀，長度為6mm-10mm，寬度為2mm-4mm，厚度為0.05mm-0.1mm，覆蓋在金屬電極的半面...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陸小力，劉海生，馬曉華，謝敏，郎錦濤，王曄，何云龍，
申請(專利權)人：西安電子科技大學，
類型：發明
國別省市：
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