[发明专利]电光晶体薄膜及其制备方法

说明书

本申请提供一种电光晶体薄膜及其制备方法，包括：依次层叠的衬底层、隔离层、补偿层和功能薄膜层；功能薄膜层的折射率大于补偿层的折射率，其中，补偿层为掺杂无机材料，掺杂无机材料是指在无机材料中掺杂有轻质量离子，轻质量离子是指相对原子质量小于无机材料中任一元素的相对原子质量的离子。功能薄膜层为掺杂电光晶体材料，掺杂电光晶体材料是指在电光晶体材料中掺杂有重质量离子，重质量离子是指相对原子质量大于电光晶体材料中任一元素的相对原子质量的离子。通过在在补偿层中掺杂轻质量离子、在功能薄膜层中掺杂重质量离子的方式，提供一种具有更大折射率差的电光晶体薄膜，使得折射率差不再受限于材料本身折射率的约束。

技术领域

本申请属于半导体元件制备领域，特别涉及电光晶体薄膜及其制备方法。

背景技术

电光晶体(如铌酸锂、钽酸锂晶体等)由于具有优良的非线性光学特性、电光特性、声光特性，在光信号处理、信息存储等方面具有广泛的应用。其中，电光晶体在电光调制器中的应用，主要是利用电光晶体与氧化物隔离层的折射率差，将光限制在电光晶体中。

现有技术中公开的一种电光晶体薄膜，包括依次堆叠的硅衬底、氧化物隔离层、铌酸锂压电薄膜，在上述电光晶体薄膜晶体薄膜中，利用铌酸锂与氧化物隔离层的折射率差，将光限制在铌酸锂中。其中，折射率差越大，光在铌酸锂层中被限制的效果越好。

但是，现有技术中，折射率差被电光晶体和氧化物隔离层本身的折射率所约束，例如，为了实现较好光限制效果，氧化物隔离层一般选用折射率比较小的二氧化硅材料，而想要得到更好的光限制效果，需要挖掘出折射率差更大的两种材料，这是一项漫长且困难的课题，目前无法提供一种具有更大折射率差的电光晶体薄膜。

发明内容

为解决现有技术中，无法提供一种具有更大折射率差的电光晶体薄膜的技术问题。

第一方面，本申请提供一种电光晶体薄膜，包括：依次层叠的衬底层、补偿层和功能薄膜层；所述功能薄膜层的折射率大于所述补偿层的折射率，其中，所述补偿层为掺杂无机材料，所述掺杂无机材料是指在无机材料中掺杂有轻质量离子，所述轻质量离子是指相对原子质量小于所述无机材料中任一元素的相对原子质量的离子。

进一步地，所述功能薄膜层为掺杂电光晶体材料，所述掺杂电光晶体材料是指在电光晶体材料中掺杂有重质量离子，所述重质量离子是指相对原子质量大于所述电光晶体材料中任一元素的相对原子质量的离子。

进一步地，所述重质量离子包括具有光致发光效应的稀土离子。

进一步地，所述具有光致发光效应的稀土离子包括铒离子、铥离子、镱离子或镥离子。

进一步地，所述重质量离子包括锗离子、铜离子、铁离子或锰离子。

进一步地，所述轻质量离子包括锂离子、硼离子、氟离子或磷离子。

进一步地，在所述衬底层和所述补偿层之间还层叠有隔离层。

进一步地，所述隔离层为二氧化硅或氮化硅材料，所述电光晶体材料为铌酸锂晶体材料、钽酸锂晶体材料、磷酸钛氧钾晶体材料或磷酸钛氧铷晶体材料，所述无机材料为二氧化硅或氮化硅。

进一步地，所述隔离层与所述无机材料的材质相同。

第二方面，本申请提供一种电光调制器，包括第一方面所述的电光晶体薄膜。

第三方面，本申请提供又一种电光晶体薄膜，包括：依次层叠的衬底层、隔离层和功能薄膜层，所述功能薄膜层的折射率大于所述隔离层的折射率，其中，所述功能薄膜层为掺杂电光晶体材料，所述掺杂电光晶体材料是指在电光晶体材料中掺杂有重质量离子，所述重质量离子是指相对原子质量大于所述电光晶体材料中任一元素的相对原子质量的离子。

进一步地，所述重质量离子包括具有光致发光效应的稀土离子。