[发明专利]一种用离子注入与离子束刻蚀相结合制备KTP脊形光波导的方法

摘要

一种用离子注入与离子束刻蚀相结合制备KTP脊形光波导的方法，属于光电子器件制备技术领域。制备方法如下：将尺寸为10mm×10mm×1mm的z切KTP晶体的表面及相对两个端面光学抛光；用丙酮、去离子水、和酒精清洗样品，进行离子注入得到平面光波导；在样品上甩涂BP218光刻胶，掩模板曝光，然后显影、坚膜，形成光刻胶的条形掩模；将样品放在离子束刻蚀机靶室中，抽真空至10-4帕量级，进行离子束刻蚀；清洗光刻胶掩模，得到脊形形光波导。所形成的脊形光波导可以很好的保持KTP晶体的非线性光学特性，在制备光开关、光调制器等方面具有潜在的应用价值。

主权项

一种用离子注入与离子束刻蚀相结合制备KTP脊形光波导的方法，其特征在于，制备方法如下：1)样品处理：选择样品KTP晶体，Z切，尺寸为10毫米×8毫米，厚度为1.5毫米，表面光学抛光；样品先后经丙酮、去离子水和酒精清洗后，准备离子注入；2)离子注入：把经过步骤1)处理后的样品放在离子注入机靶室中，抽真空至10‑4帕斯卡量级，进行轻离子或重离子注入；轻离子注入时，选择能量为400‑550keV、剂量为1×1016离子/平方厘米量级、离子束流为100nA、扫描面积为15cm×20cm；重离子注入时，选择能量为1MeV‑6MeV、剂量为1×1013‑5×1015离子/平方厘米、离子束流为20nA、扫描面积为15cm×20cm；所述的轻离子为氢离子或氦离子，重离子为氧离子或碳离子或硅离子或铜离子或磷离子；样品经离子注入，形成平面光波导，并对平面光波导先后用丙酮、去离子水和酒精清洗；3)光刻胶掩模的制备匀胶：利用高速匀胶机在清洗过的平面光波导上涂布光刻胶，转速为5000转/分钟，在120摄氏度下，前烘2分钟，光刻胶为BP218紫外正型光刻胶；光刻：光刻板不透光部分线条为5‑10微米，周期为12‑50微米，曝光光源为高压汞灯；曝光后，用正胶显影液显影，清洗、吹干后形成光刻胶掩膜；后烘：将已形成光刻胶掩模的样品放入恒温炉中，保持120摄氏度，后烘30分钟，蒸发出光刻胶中的水分，完成光刻胶掩膜的制备；4)离子束刻蚀：在离子束刻蚀机上进行Ar离子束刻蚀，离子源为考夫曼型离子源，离子束束径为3厘米，束流密度为15‑30毫安/平方厘米，离子束能量在400～1900电子伏特的范围内可调，束流入射角为30度，高真空工作腔的本底真空度为10‑4帕斯卡量级，工作压力为10‑2帕斯卡量级；控制刻蚀速率为400纳米/小时，刻蚀时间为1‑5个小时，刻蚀深度为0.4‑2微米；在样品上形成周期性条纹；5)后处理：用光刻胶腐蚀液去除残留的光刻胶，对样品进行端面抛光，形成KTP脊形光波导。