一种提高键合晶体键合力和光学特性的键合方法技术

技术编号:8297955 阅读:404 留言:0更新日期:2013-02-06 23:08
本发明专利技术涉及一种提高键合晶体键合力和光学特性的键合方法,可用于制备准相位匹配非线性晶体,属于非线性光学晶体领域,主要解决常规键合获得的准相位匹配晶体光学损耗大、键合力小的问题,选择了砷化镓晶体作为键合材料,利用超高真空离子源清洗设备,通过溶液清洗、离子清洗、超高真空低温键合、低压热处理等技术降低了键合界面的损耗、提高了键合晶体的键合力。该方法主要用于红外波段非线性频率变换准相位匹配砷化镓晶体的制备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及,可用于制备准相位匹配非线性晶体,属于非线性光学晶体领域。
技术介绍
晶片键合技术是将两片表面清洁、原子级粗糙度的同质或异质材料经表面清洗和活化处理,不使用任何粘接物质,在一定条件下直接贴合成一体,两片晶体通过范德华力、分子力,甚至原子力结合到一起。晶片键合技术有极大的优越性,通过这种技术获得的界面具有牢固、平滑、光学透明的优点,这种界面对于光器件的创新具有非常重要的意义。准相位匹配是近几年发展起来的一种有效的光学非线性频率转换方式,准相位匹配晶体内部极化方向需要周期变化的,利用晶片键合可以将极化方向相反的两个晶片键合在一起,达到相位匹配的目的,砷化镓这种材料红外波段透过率高,适合红外波段非线性频率变换,同时还具有损伤阈值高、非线性系数大,热导率高等特点。早在1976年,美国洛克韦尔国际公司的Thompson等人就给出砷化镓用于准相位匹配的理论解释,由于这种材料不是铁电材料,无法用电极击穿来周期极化,目前主要的方法是外延生长,但是外延生长的准相位匹配晶体通光孔径小,不能发挥晶体的优势,而用键合方式制备的准相位匹配晶体通光孔径大,很容易超过Icm2,然而砷化镓晶体表面存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高键合晶体键合力和光学特性的键合方法,其特征在于:双面抛光的砷化镓单晶,用化学溶剂去除表面有机物杂质,之后用去离子水冲洗;将晶片置于真空中对表面进行氢离子束轰击处理,轰击处理时的真空度小于5*10?5Pa,离子束流能量为300?500eV,离子束流密度2?10?μA/cm2,室温下轰击时间为15?25分钟,加热到150℃,轰击5分钟;不接触空气移至真空度小于10?7Pa的真空室中预键合,预键合过程中晶片整体均匀加温到150?200℃,晶片表面均匀施加10kg/cm2?15kg/cm2的压力,保持1?2小时;最后将晶片置于Ar气环境中进行热处理,由室温升温到650?800℃,同时施加20?...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:李强罗旭王昊雷訇惠勇凌姜梦华
申请(专利权)人:北京工业大学
类型:发明
国别省市:

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