飞秒激光制备cds薄膜滤波器的研究

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1、第!"卷!第#期半!导!体!学!报6789!"!)79#!$$%年#月&'()*+*,-./)01-2+*3(&-)4.&5-/+3:;!!$$%飞秒激光制备;)-薄膜滤波器的研究"童杏林V!刘!恋!姜德生!刘忠明"武汉理工大学光纤传感技术与信息处理教育部重点实验室!武汉!TW$$%$#摘要#采用脉冲飞秒激光沉积方法!在石英衬底上制备了&E+薄膜滤波器9研究显示衬底温度在M$$#K$$b范围内变化对&E+薄膜衬底的结构及光学特性有重要影响!在T#$b的衬底温度下所生长的&E+薄膜具有较好的结构质量!该薄膜在#$$IP附近具有较陡的吸收带边及良好的光

2、学滤波性能9关键词#&E+薄膜滤波器&脉冲激光沉积&结构和光学特性!!(;;%M!%$中图分类号#-T"T`M!!!文献标识码#0!!!文章编号#$!#WRTM%%!!$$%"$#R$%M%R$#难9飞秒脉冲激光技术已经在沉积氮化物*氧化物等'MT#MK(4!引言薄膜研究中得到成功应用9由于激光的能量大小在薄膜沉积中起主要作用!飞秒激光具有非常大的激光能量密度"M$!M!#和短的脉冲宽度&E+是一种重要的((R6(族化合物半导体!室X$@P"M$_MT_M#温下其直接带隙宽度为!`T"?69近!$年来!人们对#M$P#9又由于激光脉冲长度为几个皮&

3、E+薄膜进行了广泛的研究9&E+薄膜已在一些电秒!比电子能量耦合到晶格时间短!热效应在飞秒激子元器件上得到广泛的应用!例如!薄膜场效应晶体光与靶材制造作用过程不起主要作用!激光与靶材管*太阳电池*光电导元件*光学薄膜滤波器*集成非相互作用是一种多光子吸收过程!该作用还可以克'M#!MK(线性光学设备和发光二极管以及在可见光范围内发服宽带隙靶材对光的低吸收问题9目前!有关'M#K(飞秒脉冲激光沉积&E+薄膜的文献还很少9基于射的异质结构激光器等9正因如此!人们研究了&E+薄膜的多种制备技术!包括热蒸发技术*化学气此!我们在本文中研究了利用飞秒脉冲激光

4、沉积技相沉积*金属有机物气相外延生长*气相输运沉积*术在不同衬底温度制备的&E+薄膜的工艺和薄膜化学浴沉积*光化学沉积*射频溅射*喷雾高温分解*的特性!目的是制备出可用于光纤生物传感探测的丝网印刷生长*电镀法以及脉冲激光沉积光学薄膜滤波器9'!#L("<14#9&E+薄膜的质量往往取决于沉积技术本身特点以及其生长过程中的参数控制9相对于其@!实验他几种工艺方法!脉冲激光沉积方法还只是一种较新的制膜技术!激光剥离靶材时所产生的前驱物具整个飞秒<14实验系统包括激光系统*沉积有高能量!被沉积到衬底上能够形成不平衡生长!可室*&E+靶和石英衬底等!其中沉

5、积室的内容在此前'M$(以在较低的衬底温度下制备质量良好的薄膜!采用已被详细描述过9沉淀过程在不锈钢真空室内进该技术生长薄膜可避免高温生长对衬底材料的热损行!采用机械泵预抽真空到一定真空度后再用涡轮伤而降低器件的性能9另外!<14工艺还具有容易分子泵将沉积室真空度抽到M$_W<:以下9用一台控制成膜组成比及膜厚!容易调节淀积参数!淀积速美国光谱物理公司生产的钛宝石飞秒激光器作为激'M$(光源9该飞秒激光器由一个脉冲展宽*正反馈放大器率快!操作灵活方便等优点9已有学者采用纳秒脉冲的固体激光和准分子激光沉积技术制备出具有和压缩器等组成9激光的输出波长为

6、"$$IP!脉宽'MM#MW(较好质量的&E+薄膜9众所周知!当纳秒激光为#$JB!重复频率为M$$$']!最大输出单脉冲能量脉冲作用于靶材时!由于激光与靶材相互作用主要为!P,9沉积时飞秒激光束经由焦距为T$@P的石是一种热过程!容易产生对&E+薄膜滤波器透光性英透镜聚焦在旋转的&E+靶材"LL`LLLd#上!靶面能有害的液滴!因此!我们考虑用飞秒激光沉积来克上光斑大小不超过$`#PPc$`%PP!激光束与靶面服&E+薄膜滤波器激光沉积制备中出现的这一困成T#h9靶材的制备是将&E+"LL`LLLd#粉冷压制"中国博士后科学基金"批准号%!$$#

7、$W%KKK#和国家自然科学基金"批准号%K$#W%$#$#资助项目V通信作者9*P:H8%A7IOaHIO8HI!!KW9I?A!!$$KRM$RM"收到!!$$KRMMRM%定稿"!$$%中国电子学会&!'半!导!体!学!报第!"卷成一个直径!$PP*厚度W##PP的圆片!在W#$b峰宽而弱!可能是因为在过低衬底温度下!所沉积的温度下通入一定流量的LL`LLLd的0=气退火M!G&E+薄膜晶化度较低!薄膜中可能混有少量非晶相9烧制而成9为了避免靶材被激光烧蚀过快!以及由此造成的激光束散焦!薄膜生长过程中靶材以M$=$PHI速度自转!保证沉积层的

8、均匀性和工艺的重复性9靶面与基片平行放置!间距为T#K@P!沉积的时候!飞秒激光单脉冲的能量为M`!P,!沉积时间为M$P