本申請涉及光通信，尤其涉及一種薄膜鈮酸鋰電光調(diào)制器的制備方法及電光調(diào)制器。

背景技術(shù)：

1、電光調(diào)制器（electro-opticmodulator，eom）是光通信和量子計算系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。特別是，超緊湊型電光調(diào)制器對于高度集成的光子芯片是必需的。薄膜鈮酸鋰材料在高效電光調(diào)制器方面具備很多技術(shù)優(yōu)勢。

2、目前，基于傳統(tǒng)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰電光調(diào)制器仍處于毫米級規(guī)模，進(jìn)一步縮小尺寸具有很大挑戰(zhàn)，這極大地阻礙了其在硅光芯片上的集成能力。因此，如何制備出尺寸較小、制備難度較低且波導(dǎo)傳輸損耗小的薄膜鈮酸鋰電光調(diào)制器成為亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┝艘环N薄膜鈮酸鋰電光調(diào)制器的制備方法及電光調(diào)制器，能夠制備出尺寸較小、制備難度較低且波導(dǎo)傳輸損耗小的薄膜鈮酸鋰電光調(diào)制器，進(jìn)而能夠提高薄膜鈮酸鋰電光調(diào)制器在硅光芯片上的集成能力。

2、為達(dá)到上述目的，本申請采用如下技術(shù)方案：

3、本申請實施例第一方面，提供了一種薄膜鈮酸鋰電光調(diào)制器的制備方法，所述方法包括：

4、獲取第一結(jié)構(gòu)，所述第一結(jié)構(gòu)包括：第一襯底、位于所述第一襯底上的光柵層，所述光柵層由第一介質(zhì)膜刻蝕形成，位于所述光柵層上的目標(biāo)第二介質(zhì)膜，所述目標(biāo)第二介質(zhì)膜的表面粗糙度小于1nm（rms），所述目標(biāo)第二介質(zhì)膜的折射率小于所述第一介質(zhì)膜；

5、獲取第二結(jié)構(gòu)，所述第二結(jié)構(gòu)包括：鈮酸鋰襯底，所述鈮酸鋰襯底中包括離子注入形成的鈮酸鋰薄膜，位于所述鈮酸鋰薄膜上的目標(biāo)第三介質(zhì)膜，所述目標(biāo)第三介質(zhì)膜的表面粗糙度小于1nm（rms），所述目標(biāo)第三介質(zhì)膜的折射率與所述目標(biāo)第二介質(zhì)膜的折射率相同；

6、將所述目標(biāo)第二介質(zhì)膜與所述目標(biāo)第三介質(zhì)膜進(jìn)行鍵合，得到鍵合結(jié)構(gòu)；

7、將所述鍵合結(jié)構(gòu)中的鈮酸鋰襯底進(jìn)行剝離，得到剝離結(jié)構(gòu)；

8、對所述剝離結(jié)構(gòu)中的鈮酸鋰薄膜進(jìn)行刻蝕形成脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)層后，在所述脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)層上形成波導(dǎo)傳輸?shù)母采w層。

9、作為一種可能的實現(xiàn)方式，所述獲取第一結(jié)構(gòu)包括：

10、獲取第一襯底；

11、在第一襯底上沉積形成第一介質(zhì)膜，所述第一介質(zhì)膜的厚度為1000-3000nm；

12、對所述第一介質(zhì)膜進(jìn)行刻蝕形成所述光柵層，所述光柵層的刻蝕深度為20-500nm；

13、在所述光柵層上沉積形成第二介質(zhì)膜，所述第二介質(zhì)膜的厚度大于60nm；

14、對所述第二介質(zhì)膜進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光后，得到所述目標(biāo)第二介質(zhì)膜，所述目標(biāo)第二介質(zhì)膜的厚度大于10?nm。

15、作為一種可能的實現(xiàn)方式，所述獲取第二結(jié)構(gòu)包括：

16、獲取鈮酸鋰襯底；

17、在所述鈮酸鋰襯底的第一表面進(jìn)行離子注入，形成鈮酸鋰薄膜，所述離子注入的深度為200-800nm；

18、在所述鈮酸鋰薄膜上沉積形成第三介質(zhì)膜；

19、對所述第三介質(zhì)膜進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，得到所述目標(biāo)第三介質(zhì)膜，所述目標(biāo)第三介質(zhì)膜的厚度為100-1000nm。

20、作為一種可能的實現(xiàn)方式，所述將所述鍵合結(jié)構(gòu)中的鈮酸鋰襯底進(jìn)行剝離，得到剝離結(jié)構(gòu)，包括：

21、對所述鍵合結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱，以使所述鈮酸鋰薄膜從鈮酸鋰襯底中分離出來后，

22、從所述鍵合結(jié)構(gòu)中去除鈮酸鋰襯底，得到所述剝離結(jié)構(gòu)。

23、作為一種可能的實現(xiàn)方式，所述對所述剝離結(jié)構(gòu)中的鈮酸鋰薄膜進(jìn)行刻蝕形成脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)層，包括：

24、對所述剝離結(jié)構(gòu)中的鈮酸鋰薄膜進(jìn)行刻蝕，得到目標(biāo)鈮酸鋰薄膜，所述目標(biāo)鈮酸鋰薄膜的厚度50-500?nm，所述目標(biāo)鈮酸鋰薄膜的粗糙度為4-6nm（rms）；

25、在所述目標(biāo)鈮酸鋰薄膜上沉積形成鉻金屬薄膜；

26、對所述鉻金屬薄膜刻蝕成脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)對應(yīng)的掩膜結(jié)構(gòu)，得到掩膜層；

27、利用所述掩膜層對所述目標(biāo)鈮酸鋰薄膜進(jìn)行刻蝕形成所述脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)層，所述脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)層的厚度為50-500nm。

28、作為一種可能的實現(xiàn)方式，所述在所述脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)層上形成波導(dǎo)傳輸?shù)母采w層，包括：

29、在所述脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)層上沉積第四介質(zhì)膜，形成所述覆蓋層。

30、作為一種可能的實現(xiàn)方式，所述在所述脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)層上形成波導(dǎo)傳輸?shù)母采w層之后，所述方法還包括：

31、在所述第四介質(zhì)膜上形成信號電極和接地電極，形成調(diào)制結(jié)構(gòu)；

32、將所述調(diào)制結(jié)構(gòu)的第一側(cè)面和第二側(cè)面進(jìn)行切割拋光后，在第一側(cè)面和第二側(cè)面鍍上增透膜，得到鈮酸鋰電光調(diào)制器。

33、作為一種可能的實現(xiàn)方式，所述第一襯底為硅基襯底、鍺襯底和砷化鎵襯底；

34、所述第一介質(zhì)膜為sinx介質(zhì)膜，二氧化鈦，二氧化鉿，氧化鉭或氧化釔：

35、所述第二介質(zhì)膜和所述第三介質(zhì)膜為二氧化硅；

36、所述第四介質(zhì)膜為二氧化硅，氮化硅，氟化鎂或氧化鋁中一種。

37、作為一種可能的實現(xiàn)方式，所述信號電極和所述接地電極的制備材料為鈦粘合層以及位于所述鈦粘合層之上的金薄膜，所述鈦粘合層的厚度為5-10nm，所述金薄膜的厚度為300-800nm。

38、本申請實施例第二方面，提供了一種薄膜鈮酸鋰電光調(diào)制器，所述電光調(diào)制器采用本申請實施例第一方面中的薄膜鈮酸鋰電光調(diào)制器的制備方法制備得到。

39、本申請實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果至少包括：

40、本申請實施例提供的薄膜鈮酸鋰電光調(diào)制器的制備方法，該方法包括：獲取第一結(jié)構(gòu)，第一結(jié)構(gòu)包括：第一襯底、位于第一襯底上的光柵層，光柵層由第一介質(zhì)膜刻蝕形成，位于光柵層上的目標(biāo)第二介質(zhì)膜，目標(biāo)第二介質(zhì)膜的表面粗糙度小于1nm（rms），目標(biāo)第二介質(zhì)膜的折射率小于第一介質(zhì)膜；獲取第二結(jié)構(gòu)，第二結(jié)構(gòu)包括：鈮酸鋰襯底，鈮酸鋰襯底中包括離子注入形成的鈮酸鋰薄膜，位于鈮酸鋰薄膜上的目標(biāo)第三介質(zhì)膜，目標(biāo)第三介質(zhì)膜的表面粗糙度小于1nm（rms），目標(biāo)第三介質(zhì)膜的折射率與目標(biāo)第二介質(zhì)膜的折射率相同；將目標(biāo)第二介質(zhì)膜與目標(biāo)第三介質(zhì)膜進(jìn)行鍵合，得到鍵合結(jié)構(gòu)；將鍵合結(jié)構(gòu)中的鈮酸鋰襯底進(jìn)行剝離，得到剝離結(jié)構(gòu)；對剝離結(jié)構(gòu)中的鈮酸鋰薄膜進(jìn)行刻蝕形成脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)層后，在脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)層上形成波導(dǎo)傳輸?shù)母采w層。本申請?zhí)峁┑谋∧も壦徜囯姽庹{(diào)制器的制備方法中光柵和波導(dǎo)的耦合強(qiáng)度可以通過對光柵刻蝕占空比，光柵刻蝕深度和光柵和鈮酸鋰波導(dǎo)的距離的精確控制，滿足器件的嚴(yán)格性能要求。這種方法采用常規(guī)的半導(dǎo)體工藝并避免了在脊波導(dǎo)上刻蝕特殊輪廓光柵的需求，可用常規(guī)的脊波導(dǎo)形式，從而顯著降低波導(dǎo)傳輸損耗，顯著降低慢光薄膜鈮酸鋰電光調(diào)制器制造成本，改進(jìn)器件電光性能。采用該方法制作的薄膜鈮酸鋰電光調(diào)制器,?由于可以采用硅基襯底和緊湊的面積，可以容易地和其它硅光器件集成，可以滿足下一代通信設(shè)備的要求。

技術(shù)特征：

1.一種薄膜鈮酸鋰電光調(diào)制器的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取第一結(jié)構(gòu)包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取第二結(jié)構(gòu)包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述鍵合結(jié)構(gòu)中的鈮酸鋰襯底進(jìn)行剝離，得到剝離結(jié)構(gòu)，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述剝離結(jié)構(gòu)中的鈮酸鋰薄膜進(jìn)行刻蝕形成脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)層，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)層上形成波導(dǎo)傳輸?shù)母采w層，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述在所述脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)層上形成波導(dǎo)傳輸?shù)母采w層之后，所述方法還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一襯底為硅基襯底、鍺襯底或砷化鎵襯底；

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述信號電極和所述接地電極的制備材料為鈦粘合層以及位于所述鈦粘合層之上的金薄膜，所述鈦粘合層的厚度為5-10nm，所述金薄膜的厚度為300-800nm。

10.一種薄膜鈮酸鋰電光調(diào)制器，其特征在于，所述電光調(diào)制器采用權(quán)利要求1-9任一項所述的薄膜鈮酸鋰電光調(diào)制器的制備方法制備得到。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開一種薄膜鈮酸鋰電光調(diào)制器的制備方法及電光調(diào)制器，涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，能夠制備出尺寸較小、制備難度較低且波導(dǎo)傳輸損耗小的電光調(diào)制器。該方法包括：第一襯底、位于第一襯底上的光柵層，光柵層由第一介質(zhì)膜刻蝕形成，位于光柵層上的目標(biāo)第二介質(zhì)膜，目標(biāo)第二介質(zhì)膜的表面粗糙度小于1nm，目標(biāo)第二介質(zhì)膜的折射率小于第一介質(zhì)膜；鈮酸鋰襯底，鈮酸鋰襯底中包括離子注入形成的鈮酸鋰薄膜，位于鈮酸鋰薄膜上的目標(biāo)第三介質(zhì)膜，目標(biāo)第三介質(zhì)膜的表面粗糙度小于1nm；將目標(biāo)第二介質(zhì)膜與目標(biāo)第三介質(zhì)膜進(jìn)行鍵合，得到鍵合結(jié)構(gòu)；將鍵合結(jié)構(gòu)中的鈮酸鋰襯底進(jìn)行剝離；對鈮酸鋰薄膜進(jìn)行刻蝕形成脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)層后，形成波導(dǎo)傳輸?shù)母采w層。

技術(shù)研發(fā)人員：張嵐,潘振輝,許明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：平湖科譜激光科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9