氮化物非对称型回音壁模式光学微腔器件及制备方法

摘要

本发明公开了一种氮化物非对称型回音壁模式光学微腔器件及制备方法，光学微腔器件包括硅衬底层、设置在硅衬底层上的氮化镓层，氮化镓层中设置有非对称型回音壁模式光学微腔和水平的支撑臂，非对称型回音壁模式光学微腔下方设置有贯穿硅衬底层的空腔，使非对称型回音壁模式光学微腔完全悬空，非对称型回音壁模式光学微腔通过支撑臂与氮化镓层连接，实现微腔内部光全反射传播，最终方向性的输出。本发明器件能够实现激光选频并且定向输出的功能、制造工艺简便、输出功率高。

主权项

一种制备氮化物非对称型回音壁模式光学微腔器件的方法，其特征在于，该方法以硅基氮化物晶片为载体，包括如下步骤：(1)在硅基氮化物晶片的氮化镓层(2)上表面旋涂一层电子束光刻胶，采用电子束曝光技术在电子束光刻胶层上定义出非对称型回音壁模式光学微腔(3)和将所述非对称型回音壁模式光学微腔(3)连接到氮化镓层(2)上的水平的支撑臂(4)，非对称型回音壁模式光学微腔(3)是由两个直径在20～30微米的半圆形氮化镓薄膜拼合而成，所述两个半圆形氮化镓薄膜的直径之差为1～2微米，其中一个半圆形氮化镓薄膜的一端与另一个半圆形氮化镓薄膜的一端相切；(2)采用反应耦合等离子体刻蚀技术将所述步骤(1)中定义的非对称型回音壁模式光学微腔(3)和支撑臂(4)转移到氮化镓层(2)中，所述转移过程中反应耦合等离子体刻蚀深度为400～500nm；(3)在硅基氮化物晶片的氮化镓层(2)上表面和硅衬底层(1)下表面旋涂一层电子束光刻胶，用以保护已加工器件，采用电子束曝光技术在硅衬底层(1)下表面的电子束光刻胶层上打开一个刻蚀窗口；(4)将氮化镓层(2)作为刻蚀阻挡层，采用深硅刻蚀技术，通过刻蚀窗口将硅衬底层(1)贯穿刻蚀至氮化镓层(2)的下表面，在硅衬底层(1)中形成一个空腔；(5)采用反应耦合等离子体刻蚀技术，在氮化镓层(2)下表面向上刻蚀，将非对称型回音壁模式光学微腔(3)下方的氮化镓材料刻穿，形成完全悬空的光学微腔结构，然后采用氧气等离子灰化方法去除硅衬底层(1)和氮化镓层(2)上的残余电子束刻胶，得到氮化物非对称型回音壁模式光学微腔器件。