用铒离子注入勃姆石制备掺铒氧化铝光波导薄膜方法技术

光电子材料及器件领域中，用铒离子注入勃姆石方法制备掺铒氧化铝光波导薄膜，特征：采用溶胶－凝胶和离子注入复合工艺原位合成掺铒Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］光波导薄膜，用浸渍提拉法或旋转涂覆法在ＳｉＯ↓［２］／Ｓｉ基片上涂覆γ－ＡｌＯＯＨ干凝胶薄膜，再将铒离子注入γ－ＡｌＯＯＨ干凝胶薄膜，经高温烧结原位合成掺铒Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］光波导薄膜，工艺：在ＳｉＯ↓［２］／Ｓｉ基片上涂覆γ－ＡｌＯＯＨ干凝胶薄膜；铒离子注入γ－ＡｌＯＯＨ干凝胶薄膜；重复第一、二步，获得最终掺铒离子的γ－ＡｌＯＯＨ干凝胶薄膜总厚度和总注入铒离子剂量；将掺铒离子的γ－ＡｌＯＯＨ干凝胶薄膜在６００－１０００℃烧结，通过２Ｅｒ＋２γ－ＡｌＯＯＨ→（Ａｌ，Ｅｒ）↓［２］Ｏ↓［３］＋Ｈ↓［２］Ｏ的化学和物理复合过程，制备出掺铒Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］光波导薄膜。优点：与已有技术相比，这类薄膜具有高的铒离子分布均匀度和分散度，光致发光强度提高３到６倍。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
用铒离子注入勃姆石方法制备掺铒氧化铝光波导薄膜，包括在Ｓｉ片上制备ＳｉＯ↓［２］薄膜、在ＳｉＯ↓［２］／Ｓｉ基片的ＳｉＯ↓［２］表面上制备出掺铒离子的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］薄膜，其特征在于：（ａ）采用溶胶－凝胶和离子注入复合工艺，在ＳｉＯ↓［２］／Ｓｉ基片上原位合成掺铒离子的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］薄膜是，先用浸渍提拉法或旋转涂覆法在ＳｉＯ↓［２］／Ｓｉ基片上涂覆勃姆石γ－ＡｌＯＯＨ干凝胶薄膜，再将铒离子注入γ－ＡｌＯＯＨ干凝胶薄膜，最后经高温烧结原位合成掺铒离子浓度为０．１～５．０ｍｏｌ％，厚度为０．３～１．０μｍ的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］光波导薄膜；（ｂ）其制备工艺步骤是：第一步，在ＳｉＯ↓［２］／Ｓｉ基片上，涂覆一层γ－ＡｌＯＯＨ干凝胶薄膜采用Ａｌ（ＯＣ↓［３］Ｈ↓［７］）↓［３］或Ａｌ（ＯＣ↓［４］Ｈ↓［９］）↓［３］与水发生水解反应形成γ－ＡｌＯＯＨ溶胶，用浸渍提拉法或旋转涂覆法在ＳｉＯ↓［２］／Ｓｉ基片上涂覆一层γ－ＡｌＯＯＨ凝胶薄膜，通过控制溶胶粘度１～２５×１０↑［－３］Ｐａ.ｓ、提拉速度２０～４００ｍｍ.ｍｉｎ↑［－１］、旋转速度１０００～６０００ｒ.ｍｉｎ↑［－１］、干燥温度１００～４００℃、干燥时间０．５～５ｈ各参数，涂覆一次获得０．０５～０．５０μｍ厚的γ－ＡｌＯＯＨ干凝胶薄膜；第二步，将铒离子注入涂覆的γ－ＡｌＯＯＨ干凝胶薄膜采用能量为５０ｋｅＶ～１．３ＭｅＶ的铒离子注入ＳｉＯ↓［２］／Ｓｉ基片上涂覆的γ－ＡｌＯＯＨ干凝胶薄膜，一次注入的铒离子剂量为１．５×１０↑［１４］～７．５×１０↑［１６］ｃｍ↑［－２］；第三步，掺铒离子的γ－ＡｌＯＯＨ干凝胶薄膜最终厚度和总注入铒离子剂量的确定为保证掺铒离子的γ－ＡｌＯＯＨ干凝胶薄膜层达到最终厚度和铒离子浓度的要求，采用多次重复第一、二步工艺步骤，直到薄膜总厚度和总浓度达到要求为止，其重复次数与每次获得的薄膜厚度之积为薄膜总厚度，其重复次数与每次铒离子注入剂量之积为铒离子的注入总剂量；第四步，将达到总厚度和总剂量要求的掺铒离子的γ－ＡｌＯＯＨ干凝胶薄膜，高温烧结原位合成掺铒Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］光波导薄膜在真空度为１０－１０↑［４］Ｐａ的真空条件下，６００～１０００℃烧结１０ｍｉｎ～５ｈ，使ＳｉＯ↓［２］／Ｓｉ基片上的掺铒离子的γ－ＡｌＯＯＨ干凝胶薄膜，原位合成出掺铒Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］光波导薄膜。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：雷明凯，王兴军，杨涛，王辉，曹保胜，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]