《離子束增強刻蝕鈮酸鋰微結構的製備和機理研究》是依託山東大學，由王磊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：離子束增強刻蝕鈮酸鋰微結構的製備和機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王磊
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
鈮酸鋰晶體是一種性能優良的多功能人造晶體材料，在集成光學領域有著廣泛的套用前景。離子注入增強刻蝕是一種對材料進行微加工的有效方法，它既具有圖形轉移精度高，能夠精確刻蝕亞微米圖形的優點，又能夠製備具有三維特徵的薄膜結構，是一種有著潛在套用背景的新方法、新模式。利用離子束增強刻蝕對鈮酸鋰進行微加工是國際研究的熱點。本項目利用離子注入技術對鈮酸鋰進行改性，輔以現代光刻技術對鈮酸鋰進行增強刻蝕，利用二次質譜、背散射/溝道以及高分辨電鏡等測試方法研究離子注入過程對鈮酸鋰晶格結構的影響以及損傷形成的規律，進而探討離子束增強刻蝕鈮酸鋰的機理，建立基於損傷分布和刻蝕速率的模型，製備出高質量的鈮酸鋰微結構。本項目的研究結果能夠為新型鈮酸鋰集成光學器件特別是光子晶體平板的研究與套用提供實驗依據，並推動其在集成光學領域的進一步套用。
結題摘要
在本項目中，我們對MeV重離子、幾百keV輕離子（質子、氦離子）注入鈮酸鋰的離子束增強刻蝕特性以及導波特性進行了研究。我們利用最高能量為6MeV的銅離子注入鈮酸鋰並進行濕法刻蝕，製備出了脊形結構，我們利用台階儀測定了對應不同刻蝕時間的刻蝕深度，從而導出了刻蝕速率，與SRIM軟體模擬的損傷結果比較分析後發現，刻蝕速率與核能量沉積的深度分布沒有必然聯繫，但是與電子能量沉積密切相關。同時我們還利用6MeV的氧離子、矽離子注入鈮酸鋰，其刻蝕行為與氧注入類似，但是在表面會出現規則的裂紋，這可能與選擇的注入劑量、能量有關係，裂紋的排列與鈮酸鋰的晶體結構有關。我們還利用6MeV的銅離子注入質子交換的鈮酸鋰光波導，刻蝕後形成了脊形光波導，測量了波導的形貌和近場光強分布。我們還利用250keV的氦離子注入鈮酸鋰，在樣品內部形成了損傷掩埋層，利用底切腐蝕的特性形成了membrane結構，這種結構可以用來製備鈮酸鋰光子晶體。利用500keV的質子注入鈮酸鋰晶體製備出了性能優良的平面光波導，利用透過譜儀測試了樣品在不同退火條件下的透過譜，分析了樣品的折射率性質，測量了波導的近場光強分布。
