具有双层增透膜的GaAs衬底结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种具有双层增透膜的GaAs衬底结构及其制备方法，包括：GaAs衬底；双层增透膜，位于GaAs衬底的至少一表面；双层增透膜包括第一增透膜层及第二增透膜层；第一增透膜层位于GaAs衬底的表面，第二增透膜层位于第一增透膜层远离GaAs衬底的表面，且第一增透膜层的折射率小于GaAs衬底的折射率，第二增透膜层的折射率小于第一增透膜层的折射率且大于空气的折射率。本发明专利技术通过在GaAs衬底表面沉积双层增透膜，从而实现了入射光透射率在1550nm为中心近红外波段的显著增强，本发明专利技术的具有双层增透膜的GaAs衬底结构在该波段的透射率达到95.6%以上，极大地减小了入射光的能量损耗，对于近红外波段基于半导体GaAs材料的光学器件具有很高的应用价值。

GaAs substrate structure with double antireflection film and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
具有双层增透膜的GaAs衬底结构及其制备方法
本专利技术属于半导体光学器件领域，特别是涉及一种具有双层增透膜的GaAs衬底结构及其制备方法。
技术介绍
半导体GaAs材料是一种应用广泛的近红外光学材料，它具是直接能隙特性，可以用来发光，同时可以用于光学器件制作。然而，GaAs材料的折射率较高，使得入射光在GaAs材料的光学器件表面反射损耗较大，导致入射光透射系数较低，表面光能反射损失较高，从而影响实际的光能利用率。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种具有双层增透膜的GaAs衬底结构及其制备方法，用于解决现有技术中GaAs材料用于光学器件时由于自身折射率较高而导致的入射光在GaAs材料的光学器件表面反射损耗较大，入射光透射系数较低，表面光能反射损失较高，从而影响实际的光能利用率等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种具有双层增透膜的GaAs衬底结构，所述具有双层增透膜的GaAs衬底结构包括：GaAs衬底；双层增透膜，位于所述GaAs衬底的至少一表面；所述双层增透膜包括第一增透膜层及第二增透膜层；其中，所述第一增透膜层位于所述GaAs衬底的表面，所述第二增透膜层位于所述第一增透膜层远离所述GaAs衬底的表面，且所述第一增透膜层的折射率小于所述GaAs衬底的折射率，所述第二增透膜层的折射率小于所述第一增透膜层的折射率且大于空气的折射率。优选地，所述双层增透膜位于所述GaAs衬底相对的两表面。优选地，所述第一增透膜层的厚度满足如下公式：其中，d1为所述第一增透膜层的厚度，λ为入射光的波长，n1为所述第一增透膜层的折射率；所述第一增透膜层的厚度满足如下公式：其中，d2为所述第二增透膜层的厚度，λ为入射光的波长，n2为所述第二增透膜层的折射率。优选地，所述第一增透膜层包括Si3N4层，所述第二增透膜层包括SiO2层。优选地，所述第一增透膜层的厚度范围为80nm～120nm，所述第二增透膜层的厚度范围为100nm～150nm。本专利技术还提供一种具有双层增透膜的GaAs衬底结构的制备方法，所述具有双层增透膜的GaAs衬底结构的制备方法包括如下步骤：1)提供一GaAs衬底；2)于所述GaAs衬底的至少一表面形成第一增透膜层，所述第一增透膜层的折射率小于所述GaAs衬底的折射率；3)于所述第一增透膜层远离所述GaAs衬底的表面形成第二增透膜层，所述第二增透膜层的折射率小于所述第一增透膜层的折射率且大于空气的折射率；位于所述GaAs衬底同一侧的所述第二增透膜层与所述第一增透膜层共同构成双层增透膜。优选地，步骤1)中还包括如下步骤：对所述GaAs衬底的表面进行抛光处理；对抛光处理后的所述GaAs衬底进行超声波清洗。优选地，步骤2)中，于所述GaAs衬底相对的两表面分别形成所述第一增透膜层；步骤3)中，分别于位于所述GaAs衬底相对两表面的所述第一增透膜层表面形成所述第二增透膜层。优选地，步骤2)中，于所述GaAs衬底的至少一表面沉积一层Si3N4层作为所述第一增透膜层；步骤3)中，于所述第一增透膜层表面沉积一层SiO2层作为所述第二增透膜层。优选地，所述第一增透膜层的厚度范围为80nm～120nm，所述第二增透膜层的厚度范围为100nm～150nm。如上所述，本专利技术的一种具有双层增透膜的GaAs衬底结构及其制备方法，具有以下有益效果：本专利技术通过在GaAs衬底表面沉积双层增透膜，从而实现了入射光透射率在1550nm为中心近红外波段的显著增强，本专利技术的具有双层增透膜的GaAs衬底结构在该波段的透射率达到95.6％以上，极大地减小了入射光的能量损耗，对于近红外波段基于半导体GaAs材料的光学器件具有很高的应用价值。附图说明图1显示为本专利技术提供的具有双层增透膜的GaAs衬底结构的制备方法的流程图。图2至图4显示为本专利技术提供的具有双层增透膜的GaAs衬底结构的制备方法各步骤得到的结构的截面结构示意图；其中，图4显示为本专利技术提供的具有双层增透膜的GaAs衬底结构的截面结构示意图。图5显示为TFCacl模拟GaAs衬底与本专利技术的具有双层增透膜的GaAs衬底结构在近红外波段的透射率的对比图，其中，曲线①表示GaAs衬底在近红外波段的透射率曲线，曲线②表示本专利技术的具有双层增透膜的GaAs衬底结构在近红外波段的透射率曲线。图6显示为本专利技术的具有双层增透膜的GaAs衬底结构的SEM显微形貌图。图7显示为FTIR测试正面入射GaAs衬底与正面入射本专利技术的具有双层增透膜的GaAs衬底结构在近红外波段的透射率的对比图，其中，曲线①表示FTIR测试正面入射GaAs衬底的近红外波段的透射率曲线，曲线②表示FTIR测试正面入射本专利技术的具有双层增透膜的GaAs衬底结构的近红外波段的透射率曲线。图8显示为FTIR测试反面入射GaAs衬底与反面入射本专利技术的具有双层增透膜的GaAs衬底结构在近红外波段的透射率的对比图，其中，曲线①表示FTIR测试反面入射GaAs衬底的近红外波段的透射率曲线，曲线②表示FTIR测试反面入射本专利技术的具有双层增透膜的GaAs衬底结构的近红外波段的透射率曲线。元件标号说明10GaAs衬底11双层增透膜111第一增透膜层112第二增透膜层S1～S3步骤具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1至图8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，虽图示中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。请参阅图1，本专利技术提供一种具有双层增透膜的GaAs衬底结构的制备方法，所述具有双层增透膜的GaAs衬底结构的制备方法包括如下步骤：1)提供一GaAs衬底；2)于所述GaAs衬底的至少一表面形成第一增透膜层，所述第一增透膜层的折射率小于所述GaAs衬底的折射率；3)于所述第一增透膜层远离所述GaAs衬底的表面形成第二增透膜层，所述第二增透膜层的折射率小于所述第一增透膜层的折射率且大于空气的折射率；位于所述GaAs衬底同一侧的所述第二增透膜层与所述第一增透膜层共同构成双层增透膜。在步骤1)中，请参阅图1中的S1步骤及图2，提供一GaAs衬底10。作为示例，提供所述GaAs衬底10之后，还包括如下步骤：对所述GaAs衬底10的表面进行抛光处理；具体的，可以在抛光设备上对所述GaAs衬底10进行物理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有双层增透膜的GaAs衬底结构，其特征在于，所述具有双层增透膜的GaAs衬底结构包括：/nGaAs衬底；/n双层增透膜，位于所述GaAs衬底的至少一表面；所述双层增透膜包括第一增透膜层及第二增透膜层；其中，所述第一增透膜层位于所述GaAs衬底的表面，所述第二增透膜层位于所述第一增透膜层远离所述GaAs衬底的表面，且所述第一增透膜层的折射率小于所述GaAs衬底的折射率，所述第二增透膜层的折射率小于所述第一增透膜层的折射率且大于空气的折射率。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有双层增透膜的GaAs衬底结构，其特征在于，所述具有双层增透膜的GaAs衬底结构包括：
GaAs衬底；
双层增透膜，位于所述GaAs衬底的至少一表面；所述双层增透膜包括第一增透膜层及第二增透膜层；其中，所述第一增透膜层位于所述GaAs衬底的表面，所述第二增透膜层位于所述第一增透膜层远离所述GaAs衬底的表面，且所述第一增透膜层的折射率小于所述GaAs衬底的折射率，所述第二增透膜层的折射率小于所述第一增透膜层的折射率且大于空气的折射率。


2.根据权利要求1所述的具有双层增透膜的GaAs衬底结构，其特征在于，所述双层增透膜位于所述GaAs衬底相对的两表面。


3.根据权利要求1所述的具有双层增透膜的GaAs衬底结构，其特征在于，
所述第一增透膜层的厚度满足如下公式：



其中，d1为所述第一增透膜层的厚度，λ为入射光的波长，n1为所述第一增透膜层的折射率；
所述第二增透膜层的厚度满足如下公式：



其中，d2为所述第二增透膜层的厚度，λ为入射光的波长，n2为所述第二增透膜层的折射率。


4.根据权利要求2至3中任一项所述的具有双层增透膜的GaAs衬底结构，其特征在于，所述第一增透膜层包括Si3N4层，所述第二增透膜层包括SiO2层。


5.根据权利要求4所述的具有双层增透膜的GaAs衬底结构，其特征在于，所述第一增透膜层的厚度范围为80nm～120nm，所述第二增透膜层的厚度范围为100nm～150nm。


6.一种具有双层增透膜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：田立君，王硕，鹿建，韩琦，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31