[发明专利]一种制备铌酸锂晶体薄膜畴结构的方法

摘要

一种LN晶体薄膜畴结构的制备方法，包括以下步骤：)确定LN晶体薄膜的+C面；清洗；匀胶；在LN晶体薄膜的+C面涂覆光刻胶；光刻胶涂覆1±0.2um厚度的光刻胶；匀胶后，在65±15℃热台上进行烘干，时间为7±3分钟；光刻与显影；镀膜；采用电子束蒸发镀膜，在显影后的样品表面镀上一层金属电极，作为后续极化的电极图案；镀膜金属为铬，膜厚为120±20nm；光刻胶剥离；加压极化；使用探针加压法，其中采用导电盐溶液能够使得ITO玻璃衬底和与LN晶薄膜‑C面形成良好的欧姆接触；两个探针分别接触LN晶体薄膜的+C面图案电极与衬底上的ITO玻璃；然后在探针上施加一个脉冲偏置电压，完成对LN晶体薄膜的室温极化，随后用铬腐蚀液将LN晶体薄膜表面的金属电极图案去除。 1

主权项

1.一种LN晶体薄膜畴结构的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)确定LN晶体薄膜的+C面；

2)清洗；

3)匀胶；在LN晶体薄膜的+C面涂覆光刻胶；光刻胶涂覆1±0.2um厚度的光刻胶；匀胶后，在65±15℃热台上进行烘干，时间为7±3分钟；

4)光刻与显影；选用无掩膜光刻的方法；

5)镀膜；采用电子束蒸发镀膜，在显影后的样品表面镀上一层金属电极，作为后续极化的电极图案；镀膜金属为铬，膜厚为120±20nm；

6)光刻胶剥离；

7)加压极化；使用探针加压法，其中采用导电盐(如NaCl)溶液能够使得ITO玻璃衬底和与LN晶薄膜‑C面形成良好的欧姆接触；两个探针分别接触LN晶体薄膜的+C面图案电极与衬底上的ITO玻璃；然后在探针上施加一个脉冲偏置电压，电场强度略大于LN的矫顽场，频率为1‑5Hz，持续时间为10±4个脉冲，即可完成对LN晶体薄膜的室温极化，随后用铬腐蚀液将LN晶体薄膜表面的金属电极图案去除。

2.根据权利1所述的LN晶体薄膜畴结构的制备方法，其特征在于所述的铌酸锂晶体薄膜厚度为30‑50微米。

3.根据权利1所述的LN晶体薄膜畴结构的制备方法，其特征在于步骤1)中，通过探针加压划线的方法来确定LN晶体薄膜的+C面，将大于LN晶体薄膜矫顽场的脉冲电压加到金属探针上，并让金属探针在LN晶体薄膜的一个表面划过，如果是+C面，那么金属探针划过的区域将会被反向极化，此时，在偏光显微镜下，能明显地看到正负畴之间的畴界，即表现为一条亮线。

4.根据权利1所述的LN晶体薄膜畴结构的制备方法，其特征在于2)清洗步骤中，将LN晶体薄膜+C面朝上，用石蜡固定在玻璃片上，进行等离子清洗10分钟，去除样品表面的有机物；然后将样品放入纯水中，超声清洗三次，每次10分钟，去除样品表面的无机物；在65℃条件下，将样品烘干，时间为30分钟。

5.根据权利1所述的LN晶体薄膜畴结构的制备方法，其特征在于所述的探针加压法装置的构成是：信号发生器产生方波，频率为1Hz，振幅设置为所需要施加的电压大小V，偏移量为V/2，通过信号放大器将电压信号放大1000倍，连接到金属探针上，探针正极接触2维图案电极，负极接触ITO玻璃，在LN晶体薄膜和ITO玻璃之间滴有NaCl溶液，保证ITO玻璃和LN晶体薄膜‑C面的欧姆接触；极化过程中，施加的脉冲电压持续时间为10个脉冲，脉冲通过示波器的显示来控制；通过三维移动平台控制样品的移动使得探针正极接触全部图案电极，整个过程中，通过CCD观测样品表面的图案电极，保证探针正极与图案电极的准确接触。

6.根据权利1所述的LN晶体薄膜畴结构的制备方法，其特征在于3)匀胶步骤分为两步，先以800转/秒的转速匀胶10秒，再用4000转/秒的转速匀胶40秒，即完成1um厚的光刻胶涂覆。如果光刻胶太薄，容易发生缺陷，无法制备出完整的图案，如果光刻胶太厚，显影不好实现，所以通过工艺试验，发现1um厚度的光刻胶具有较好的效果。匀胶后，胶膜中会残留部分溶剂，影响后续的曝光过程，所以，匀胶后，在65°热台上进行烘干，时间为7分钟。

7.根据权利1所述的LN晶体薄膜畴结构的制备方法，其特征在于步骤4)中；选用无掩膜光刻的方法，根据图案的分辨率选择4倍、10倍、20倍的物镜，分别对应分辨率为5um、2um、1um；在光刻前，先用匀胶的载玻片作为试验片，确定最佳曝光时间；曝光后，将样品浸入正胶显影液中进行显影20秒，用去离子水清洗吹干后，在显微镜下观察光刻图案，与设计的图案对比。

8.根据权利1所述的LN晶体薄膜畴结构的制备方法，其特征在于步骤6)中，首先使用丙酮溶液溶解将大部分的光刻胶去除，然后将样品放入正胶剥离液中，进行超声剥离；然后依次通过异丙醇、乙醇、超纯水对样品进行超声清洗，去除正胶剥离液残迹，用氮气将样品表面吹干。