一种制作近红外波段三维光子晶体的方法

摘要

本发明公开了一种制作近红外波段三维光子晶体的方法，利用全息干涉形成一维光子晶体掩模，通过离子束刻蚀或反应离子束刻蚀把掩模转移到硅基底材料上的SiO2层上，在刻蚀过的沟槽里填入高折射率材料，用离子束刻蚀法抛光表面，接着再沉积上SiO2，涂布光刻胶、全息光刻、离子束刻蚀等形成第二层，重复以上步聚，层与层之间采用莫尔条纹法对准，最后使用酸洗法去除SiO2，获得所需的三维光子晶体。本发明充分利用了全息光刻的亚微米分辨率，可以制作大面积的三维光子晶体，之后可根据需要切割成小块，具有高效低成本的优势；同时，在干涉场中，通过改变两束相干光的波前，便于引入大面积、周期性的缺陷。

主权项

一种制作近红外波段三维光子晶体的方法，采用逐层叠加法实现，其特征在于，包括以下步骤：(1)在硅基片上沉积二氧化硅层；(2)涂布光刻胶，采用全息光刻方法在光刻胶上制作光刻胶掩模；(3)采用反应离子束刻蚀实现掩模转移，在二氧化硅层上形成沟槽；(4)将硅基片的一侧边缘部设定为第一参考光栅区，在其余部分刻蚀过的沟槽内填入高折射率材料硅；(5)采用离子束刻蚀法抛光表面；(6)在第一参考光栅区以外的部分再沉积上二氧化硅层；(7)将硅基片旋转90度，重复步骤(2)至(5)，制作第2层，并且在执行步骤(4)时不进行参考光栅区的重新设定；(8)将硅基片与第一参考光栅区垂直的另一侧边缘部设定为第二参考光栅区；(9)在除第一参考光栅区和第二参考光栅区外的部分再沉积上二氧化硅层，将硅基片逆向旋转90度至原位，重复步骤(2)至(5)，制作奇数层，并且在执行步骤(4)时不进行参考光栅区的重新设定，其中，在制作光刻胶掩模时，首先遮光待制作区，利用第一参考光栅区形成莫尔条纹，采用光学莫尔条纹法进行定位，使相邻两个奇数层之间相差1/2个周期，然后去除遮光，进行全息光刻；(10)在除第一参考光栅区和第二参考光栅区外的部分再沉积上二氧化硅层，将硅基片旋转90度，重复步骤(2)至(5)，制作偶数层，并且在执行步骤(4)时不进行参考光栅区的重新设定，其中，在制作光刻胶掩模时，首先遮光待制作区，利用第二参考光栅区形成莫尔条纹，采用光学莫尔条纹法进行定位，使相邻两个偶数层之间相差1/2个周期，然后去除遮光，进行全息光刻；(11)重复步骤(9)和(10)，直至完成所有层的制作；(12)使用酸洗法去除二氧化硅，获得所需的三维光子晶体。