【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及原子器件的，特别涉及一种微型原子气室及其制备方法和应用。
技术介绍
1、原子气室是众多量子计量、测量，传感器件传感应用如cpt原子钟、原子磁力计、里德堡原子电场计、多普勒展宽测温等的核心器件，其气室压力的精确性受到填充碱金属叠氮化物分解的直接影响，工作时同时受到作用光及外界杂散光的照射，外界杂散光会影响其工作准确性及稳定性。如传统基于硅基mems原子气室的制备方法中，采用透明玻璃与硅键合的方式，外界杂散光同样作用于原子气室；另外，加热或空间光的方式激活碱金属叠氮化物，不能精准控制碱金属叠氮化物的分解，从而造成原子气室填充压力与设计压力差别较大。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有技术外界杂散光会影响微型原子气室制备工艺的准确性及稳定性，以及空间激光不能集成的技术问题，提供一种微型原子气室及其制备方法和应用。其制备方法于避光药丸室引入能激发碱金属叠氮化物的激发光波导，精确控制叠氮化物的激活量。原子气室引入作用光波导，工作时激光能与碱金属原子发生作用，无需激光对准，有助于缩小体积，利于集成化。
2、本专利技术的目的一为提供一种微型原子气室的制备方法，包括于避光密封的药丸室与原子气室内分别设置激发光波导与作用光波导；所述激发光波导用于引入激发碱金属叠氮化物的激发光；所述作用光波导用于引入能与碱金属原子发生作用的作用激光。药丸室和原子气室作为一个整体，对外避光密封，药丸室与原子气室之间连通。
3、具体地，以激发光波导的方式引入激活激光，代替了空间激
4、根据本专利技术的优选实施方式，微型原子气室的制备方法，包括如下步骤：
5、s1、于晶圆衬底上刻蚀出原子气室凹槽、药丸室凹槽、原子气室波导槽、药丸室波导槽与微通道；所述微通道连通原子气室凹槽与药丸室凹槽；所述药丸室波导槽一端连通药丸室凹槽；所述原子气室波导槽一端连通原子气室凹槽；
6、s2、于药丸室波导槽内嵌合激发光波导，原子气室波导槽内嵌合作用光波导；
7、s3、向药丸室凹槽内填充碱金属叠氮化物，再于真空条件下，通过硅硅键合密封原子气室凹槽与药丸室凹槽，对应形成避光密封的原子气室和药丸室；
8、s4、激发光波导引入激发光，分解药丸室内的碱金属叠氮化物；
9、s5、碱金属蒸汽通过微通道扩散至原子气室。
10、药丸室波导槽一端连通药丸室凹槽，另一端用于连接激发光光源；所述原子气室波导槽一端连通原子气室凹槽，另一端用于连接信号光光源。
11、根据本专利技术的优选实施方式，所述作用光波导包括能在原子气室内形成光通路的引入光波导和引出光波导。引入光波导和引出光波导可以互换使用。
12、根据本专利技术的优选实施方式，步骤s3所述的硅硅键合为晶圆衬底与晶圆盖进行键合；所述晶圆盖刻蚀有原子气室凹槽与药丸室凹槽；硅硅键合时，所述晶圆盖的原子气室凹槽与晶圆衬底的原子气室凹槽对应；所述晶圆盖的药丸室凹槽与晶圆衬底的药丸室凹槽对应。本专利技术以硅-硅键合代替传统的硅-玻璃键合，没有透光玻璃窗口，避免了外界杂散光的干扰。
13、根据本专利技术的优选实施方式，所述原子气室凹槽与药丸室凹槽为深硅刻蚀；优选为反应离子刻蚀、电感耦合反应离子刻蚀与深反应离子刻蚀中的一种；和/或，所述微通道为激光熔融刻蚀、反应离子刻蚀与湿法刻蚀中的一种。
14、根据本专利技术的优选实施方式，所述激发光波导与作用光波导各自独立选用以晶体生长方式嵌合或直接嵌合；
15、优选地，所述直接嵌合的波导为铌酸锂波导、硼酸锂波导中的一种；和或，所述以晶体生长方式嵌合的波导为二氧化硅波导、氮化硅波导与镁氟硅酸镁波导中的一种。
16、根据本专利技术的优选实施方式，所述碱金属叠氮化物为叠氮化铷、叠氮化铯、氯化铷与叠氮化钡组合物、氯化铯与叠氮化钡组合物中的任意一种；
17、和/或，碱金属叠氮化物的填充量为10mg-1g。
18、本专利技术的目的二为提供如上述制备方法制得的微型原子气室。
19、根据本专利技术的优选实施方式，原子气室为毫米、百微米或亚微米级别。
20、本专利技术的目的三为提供微型原子气室于原子钟、原子陀螺仪、里德堡原子接收机、原子磁力仪或气体吸收池领域的应用。
21、本专利技术的有益效果为：本专利技术的原子气室采用硅硅键合，形成避光密封的原子气室和药丸室，药丸室和原子气室通过微通道连通，药丸室内通过波导引入激发光，用于激发碱金属叠氮化物，避免杂散光射入，可精确控制碱金属叠氮化物的激活量，精准地控制气室的填充压力。
22、原子气室引入能形成光通路的作用光波导，免去空间光路系统的对准步骤，有利于芯片级原子气室的集成。硅片避光，避免空间杂散光作用，偏差小，稳定性高，有助于提高测量的精度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种微型原子气室的制备方法，其特征在于，包括于避光密封的药丸室与原子气室内分别设置激发光波导与作用光波导；所述激发光波导用于引入激发碱金属叠氮化物的激发光；所述作用光波导用于引入能与碱金属原子发生作用的作用激光。
2.根据权利要求1所述微型原子气室的制备方法，其特征在于，所述作用光波导包括能在原子气室内形成光通路的引入光波导和引出光波导。
3.根据权利要求1或2所述微型原子气室的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述微型原子气室的制备方法，其特征在于，步骤S3所述的硅硅键合为晶圆衬底与晶圆盖进行键合；优选地，所述晶圆盖刻蚀有原子气室凹槽与药丸室凹槽；硅硅键合时，所述晶圆盖的原子气室凹槽与晶圆衬底的原子气室凹槽对应；所述晶圆盖的药丸室凹槽与晶圆衬底的药丸室凹槽对应。
5.根据权利要求3或4所述微型原子气室的制备方法，其特征在于，所述原子气室凹槽与药丸室凹槽为深硅刻蚀；优选为反应离子刻蚀、电感耦合反应离子刻蚀与深反应离子刻蚀中的一种；
6.根据权利要求3-5中任一项所述微型原子气室的制备方法，其特征
7.根据权利要求1-6中任一项所述微型原子气室的制备方法，其特征在于，所述碱金属叠氮化物为叠氮化铷、叠氮化铯、氯化铷与叠氮化钡组合物、氯化铯与叠氮化钡组合物中的任意一种；
8.如权利要求1-7任一项所述制备方法制得的微型原子气室。
9.根据权利要求8所述微型原子气室，其特征在于，原子气室为毫米、百微米或亚微米级别。
10.如权利要求1-7任一项所述制备方法制得的微型原子气室或权利要求8或9所述微型原子气室于原子钟、原子陀螺仪、里德堡原子接收机、原子磁力仪或气体吸收池领域的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种微型原子气室的制备方法，其特征在于，包括于避光密封的药丸室与原子气室内分别设置激发光波导与作用光波导；所述激发光波导用于引入激发碱金属叠氮化物的激发光；所述作用光波导用于引入能与碱金属原子发生作用的作用激光。
2.根据权利要求1所述微型原子气室的制备方法，其特征在于，所述作用光波导包括能在原子气室内形成光通路的引入光波导和引出光波导。
3.根据权利要求1或2所述微型原子气室的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述微型原子气室的制备方法，其特征在于，步骤s3所述的硅硅键合为晶圆衬底与晶圆盖进行键合；优选地，所述晶圆盖刻蚀有原子气室凹槽与药丸室凹槽；硅硅键合时，所述晶圆盖的原子气室凹槽与晶圆衬底的原子气室凹槽对应；所述晶圆盖的药丸室凹槽与晶圆衬底的药丸室凹槽对应。
5.根据权利要求3或4所述微型原子气室的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：李新普，李奕晗，常晓阳，周子尧，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。