在磷酸钛氧钾晶体上制备准三维光子晶体的方法

摘要

在磷酸钛氧钾晶体上制备准三维光子晶体结构的方法，属于光电子器件制备技术领域。具体制备方法如下：首先将KTP晶体切割为10mm×10mm×2mm的样品，对表面及相对两个端面进行光学抛光；将样品放入加速器靶室中进行离子注入形成平面光波导；用去离子水、酒精及丙酮清洗样品，在样品上甩涂BP218光刻胶，经曝光、显影、坚膜后形成光刻胶条形掩模；采用Ar离子束刻蚀制成脊形波导；在KTP脊型波导表面镀导电薄膜后，应用FIB系统在脊形波导区域刻蚀亚微米级光子晶体结构，通过调整系统参数及工作条件，得到性能良好的亚微米级准三维光子晶体。该发明可实现对光束的三维约束，用于制作作光子晶体滤波器、分束器、反射器等光电器件。

主权项

一种在磷酸钛氧钾晶体上制备准三维光子晶体的方法，其特征在于，制备方法如下：1)制备、处理样品：样品为Z切KTP晶体，尺寸为10mm×10mm，厚度为2mm；对样品表面及相对两个端面光学抛光，再先后用去离子水、酒精及丙酮清洗；2)离子注入形成平面波导结构：将清洗好的KTP样品放入加速器靶室中进行轻离子或重离子注入，注入条件为：轻离子H+或He+，能量：400‑550keV；重离子C+或O+或P+或Si+，能量：1MeV‑6MeV；剂量为1×1013‑5×1016离子/平方厘米；束流为20nA；3)在平面波导结构制备光刻胶掩模：用匀胶机在平面波导结构上甩涂BP218光刻胶匀胶机转速为5000转/分钟，用遮光条纹间距为20‑50微米，遮光条纹宽度为5‑10微米的掩模板曝光，然后采用正胶显影液显影，放入恒温炉中坚膜，在平面波导结构表面形成光刻胶条形掩模；4)对带有光刻胶条形掩模的平面波导结构进行Ar离子束刻蚀：Ar离子束能量范围是0.4‑1.9KeV，束斑直径为30mm，束流密度为15‑30毫安/平安厘米，刻蚀形成5‑10微米宽、深度为0.5‑1微米的KTP脊型波导，然后用丙酮除去光刻胶；5)应用磁控溅射技术在KTP脊形波导样品表面镀铬膜，铬膜厚度为30nm；6)应用FIB系统对KTP脊形波导区进行Ga离子束刻蚀，形成准三维光子晶体；准三维光子晶体为正方孔洞结构，孔洞间距为400‑600nm，孔洞半径100‑200nm，所用Ga+能量为30KeV，束流为50PA，单孔刻蚀2S。