硅基氮化物材料的氧化铪悬空谐振光子器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硅基氮化物材料的氧化铪悬空谐振光子器件及其制备方法，实现载体为硅衬底III族氮化物晶片外延生长一层纳米级厚度的氧化铪薄膜，包括硅衬底层，设置在硅衬底层上的氮化物层，以及外延生长在氮化物层上的氧化铪薄膜层。硅衬底层具有一个贯穿至氮化物层下表面的长方体空腔；氮化物层位于空腔上部的悬空部分从其下表面进行减薄处理；氮化物层和氧化铪薄膜层位于空腔上部的部分具有相同的纳米光子器件结构。本发明专利技术还公开了一种硅基氮化物材料的氧化铪悬空谐振光子器件的制备方法，该器件实现了激发光和纳米结构之间的交互作用，并且便于与硅基微电子加工技术集成，实现集成式硅基光电子系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于信息材料与器件领域，涉及硅基氮化物材料的氧化铪悬空谐振光子器件及其制备方法。 
技术介绍
氧化铪材料是一种具有宽带隙（～6eV）和高介电常数的材料，激光损伤阈值高，耐热性好，化学性质稳定，在近红外和可见光波段透明，光学性能优良。氧化铪材料硬度高，在微加工工艺中还可以作为掩膜层，应用广泛。氮化物材料，特别是氮化镓材料，具有较高的折射率(~2.5)，在近红外和可见光波段透明，是一种性能优异的光学材料，应用前景广泛。生长在高阻硅衬底上的氮化物材料，利用深硅刻蚀技术，可以解决硅衬底和氮化物材料的剥离问题，实现悬空的氮化物薄膜；利用氮化物和空气之间的大的折射率差异，可以实现对光场有很强的限制作用的氮化物微纳光子器件，为实现微型化、高密度的微纳光子器件提供了物理基础。本专利技术利用氮化物中的量子阱结构以及悬空氮化物纳米结构，可以实现激发光和纳米结构之间的交互作用，从而发展高性能、新型氮化物薄膜光子器件。 
技术实现思路
技术问题：本专利技术提供一种能够实现激发光和纳米结构之间交互作用，便于与硅微电子技术集成，实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅基氮化物材料的氧化铪悬空谐振光子器件，其特征在于，该光子器件以硅基氮化物晶片为载体，包括硅衬底层（1）、设置在所述硅衬底层（1）上的氮化物层（2）、外延生长在所述氮化物层（2）上侧的氧化铪薄膜层（3），所述氮化物层（2）包括由下至上依次连接的缓冲层（21）、n型氮化镓层（22）、量子阱层（23）和p型氮化镓层（24），所述硅衬底层（1）中设置有一个贯穿至氮化物层（2）下表面的长方体空腔，所述氮化物层（2）和氧化铪薄膜层（3）中均设置有位于所述长方体空腔上方的超薄悬空谐振纳米光子器件结构，两处的纳米光子器件结构相同。

【技术特征摘要】
1.一种硅基氮化物材料的氧化铪悬空谐振光子器件，其特征在于，该光子器件以硅基氮化物晶片为载体，包括硅衬底层（1）、设置在所述硅衬底层（1）上的氮化物层（2）、外延生长在所述氮化物层（2）上侧的氧化铪薄膜层（3），所述氮化物层（2）包括由下至上依次连接的缓冲层（21）、n型氮化镓层（22）、量子阱层（23）和p型氮化镓层（24），所述硅衬底层（1）中设置有一个贯穿至氮化物层（2）下表面的长方体空腔，所述氮化物层（2）和氧化铪薄膜层（3）中均设置有位于所述长方体空腔上方的超薄悬空谐振纳米光子器件结构，两处的纳米光子器件结构相同。
2.根据权利要求1所述的硅基氮化物材料的氧化铪悬空谐振光子器件，其特征在于，所述纳米光子器件结构为圆形光栅结构、二维光子晶体结构或线形光栅结构。
3.一种制备权利要求1、2或3所述硅基氮化物材料的氧化铪悬空谐振光子器件的方法，其特征在于，该方法以上侧外延生长有氧化铪薄膜层的硅基氮化物晶片为载体，包括如下步骤：
（1）在硅基氮化物晶片上侧外延生长的氧化铪薄膜层（3）上表面旋涂一层电子束胶层，采用电子束曝光技术在所述电子束胶层定义纳米光子器件结构；
（2）采用离子束轰击刻蚀技术将所述步骤（1）中定义的纳米光子器件结构从电子束胶层转移到氧化铪薄膜层（3）上，形成氧化铪器件层，然后利用氧气等离子灰化方法去除残余的电子束胶层，所述的转移过程中，将氧化铪薄膜层（3）刻蚀穿透；
（3）在所述氧化铪器件层上旋涂一层光刻胶层...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永进，高绪敏，施政，李欣，陈佳佳，白丹，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：