一种非线性光学增强氮化硅薄膜制备方法技术

本发明专利技术公开了一种非线性光学增强氮化硅薄膜制备方法，该发明专利技术属于薄膜非线性光学技术领域。该发明专利技术采用原子层薄膜沉积技术制备氮化硅薄膜，通过调控前驱物组份的化学计量比，实现氮化硅薄膜非线性光学增强的效果。具体是指将洁净的衬底放置在镀膜夹具后，利用原子层沉积方法获得氮化硅薄膜，采用流量控制方式，实现硅氮元素化学计量比控制在1：10

【技术实现步骤摘要】
一种非线性光学增强氮化硅薄膜制备方法


[0001]本专利技术涉及非线性光学
，特别涉及一种非线性光学增强氮化硅薄膜制备方法。

技术介绍

[0002]非线性光学主要研究介质在强光作用下产生的非线性现象及其理论和应用，其研究源于泡克斯效应和克尔效应的发现。激光的出现为非线性光学研究提供了必需的高强度和强相干性的光束，使其得到迅速发展，并在现代光子学功能器件和系统中扮演着非常重要的角色，从而得以广泛应用于光通信、全光信息处理与存储、光谱技术、量子信息技术等领域。非线性光学技术广阔的应用前景凸显出非线性光学材料的重要性。与此同时，随着材料工艺和微纳加工技术的进步，各种适用于非线性光学的新材料、新结构层出不穷，不断为非线性光学效应的产生和应用提供新平台、新机制和新方法，推动着非线性光学蓬勃发展。
[0003]反饱和吸收是一种典型的非线性光学现象，具体表现为介质的吸收系数随光强的增加而增加的现象。处于低能态的电子被激发后会向高能态跃迁，当激发态的吸收截面大于基态的吸收截面时，则表现为反饱和吸收。反饱和吸收可以用作吸收型光开关或吸收型光双稳器件。

技术实现思路

[0004]为克服上述现有技术中的不足，本专利技术目的在于提供一种非线性光学增强氮化硅薄膜制备方法。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供的技术方案是：一种非线性光学增强氮化硅薄膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006]a.提供衬底；
[0007]b.在真空环境下，利用原子层沉积法在衬底表面沉积氮化硅薄膜，通过控制沉积过程中硅氮化学计量比例和薄膜厚度，获得一种具有非线性反饱和吸收的氮化硅薄膜。
[0008]优选的技术方案为：所述步骤a中，所述衬底为石英或玻璃或晶体或硅片。
[0009]优选的技术方案为：所述步骤a中，所述衬底需依次经过超声清洗和干燥处理。
[0010]优选的技术方案为：所述超声清洗包括依次经丙酮、酒精和去离子水的超声清洗。
[0011]优选的技术方案为：所述的丙酮、酒精和去离子水超声清洗，每次清洗时间为15min。
[0012]优选的技术方案为：所述步骤b中，所述真空环境为真空度优于5
×
10
‑4Pa的环境条件。
[0013]优选的技术方案为：所述步骤b中，所述沉积用的前驱物分别为双(二乙基氨基)硅烷和氮气。
[0014]优选的技术方案为：所述双(二乙基氨基)硅烷和所述氮气比例为1:10
‑
10：1。
[0015]优选的技术方案为：所述步骤b中，所述氮化硅薄膜厚度为20
‑
300nm。
[0016]由于上述技术方案运用，本专利技术具有的有益效果为：
[0017]本专利技术利用原子层沉积法制备氮化硅薄膜，通过优化薄膜沉积的工艺参数获得非线性光学特性，该制备方法操作简单，制备周期短，成本低，效果显著，在吸收型关开关或吸收型光双稳器件中有着重要的应用。
附图说明
[0018]图1为本专利技术本专利技术实施例中用来表征氮化硅薄膜的非线性光学特性的Z扫描图。
具体实施方式
[0019]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士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及功效。
[0020]为了使本专利技术实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本专利技术作具体阐述。
[0021]实施例：
[0022]一种非线性光学增强氮化硅薄膜制备方法，采用原子层沉积法，衬底依次经过丙酮、酒精和去离子水分别超声清洗15min后，放置在原子层沉积系统的镀膜夹具中；待系统真空度优于5
×
10
‑4Pa时，通过控制双(二乙基氨基)硅烷和氮气比例在1:10
‑
10：1范围内，在衬底表面沉积厚度为20
‑
300nm的氮化硅薄膜，得到一种具有非线性反饱和吸收特性的氮化硅薄膜。
[0023]如图1所示，为本专利技术实施例中用来表征氮化硅薄膜的非线性光学特性的Z扫描图。可知，所有在工艺参数范围内沉积的薄膜都表现为反饱和吸收的光学特性。
[0024]所以，本专利技术具有以下优点：
[0025]本专利技术利用原子层沉积法制备氮化硅薄膜，通过优化薄膜沉积的工艺参数获得非线性光学特性，该制备方法操作简单，制备周期短，成本低，效果显著，在吸收型关开关或吸收型光双稳器件中有着重要的应用。
[0026]上述实施例仅例示性说明本专利技术的原理及其功效，而非用于限制本专利技术。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本专利技术的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属
中具有通常知识者在未脱离本专利技术所揭示的精神和技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本专利技术的权利要求所涵盖。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非线性光学增强氮化硅薄膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a.提供衬底；b.在真空环境下，利用原子层沉积法在衬底表面沉积氮化硅薄膜，通过控制沉积过程中硅氮化学计量比例和薄膜厚度，获得一种具有非线性反饱和吸收的氮化硅薄膜。2.根据权利要求1所述的一种非线性光学增强氮化硅薄膜制备方法，其特征在于：所述步骤a中，所述衬底为石英或玻璃或晶体或硅片。3.根据权利要求1所述的一种非线性光学增强氮化硅薄膜制备方法，其特征在于：所述步骤a中，所述衬底需依次经过超声清洗和干燥处理。4.根据权利要求3所述的一种非线性光学增强氮化硅薄膜制备方法，其特征在于：所述超声清洗包括依次经丙酮、酒精和去离子水的超声清洗。5.根据权利要求4所述的一种非线性光学增强氮化硅薄膜制备方法，其特征在于：所述的丙酮、酒精...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建兵，杨振宇，黄建明，
申请(专利权)人：苏州领锐源奕光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：