1 华中科技大学 光学与电子信息学院, 武汉 430074
2 武汉科技大学 理学院, 武汉 430081
LED具有高效、节能和环保等优势, 广泛应用于照明领域, 提高LED的发光效率一直是该领域的研究难点与热点。为了降低GaN材料与空气界面的全反射现象, 提高光提取效率, 本研究探讨了类阳极氧化铝AAO(Anodic aluminum oxide)纳米结构LED器件的制备和性能。通过电感耦合等离子体(Inductively coupled plasma, ICP)刻蚀工艺的调控, 在p-GaN层表面制备了大面积有序孔洞纳米结构阵列, 可获得孔径250~500 nm, 孔深50~150 nm的准光子晶体结构, 从而大幅提高了LED的发光强度, 其中孔径400 nm、深度150 nm的纳米阵列LED相比于没有纳米阵列的LED发光强度提高达3.5倍。
电感耦合等离子体(ICP)刻蚀 GaN LED 准光子晶体 阳极氧化铝(AAO)模板 inductively coupled plasma etching GaN LED quasi-photonic crystal anodic aluminum oxide membrane
1 东华理工大学 江西省新能源工艺及装备工程技术中心, 江西 南昌 330013
2 东华理工大学 教育部核技术应用工程研究中心, 江西 南昌 330013
二维纳米阵列结构因其重要的光学性能被广泛应用于各类光电子器件。本文对自组装单层SiO2纳米球掩模刻蚀法制备GaAs纳米柱二维阵列结构的关键工艺技术进行了研究。采用旋涂法在GaAs表面制备自组装单层SiO2纳米球, 重点研究了GaAs表面氧等离子体亲水处理工艺对纳米球排列特性的影响, 获得最佳工艺条件为功率配比100 W+80 W、腔室压力4 Pa、氧气流量20 mL/min、处理时间1 200 s, 并最终得到排列紧密的大面积单层纳米球薄膜。以单层纳米球为掩模, 采用感应耦合等离子体刻蚀技术在GaAs表面制备了纳米柱阵列并测试了其表面光反射谱。测试结果表明,GaAs纳米柱阵列在特定波段的反射率降低至5%, 远低于表面无纳米结构的薄膜材料表面高达40%的光反射。分析表明纳米柱可以激发米氏散射共振效应, 从而有效降低反射率并提升光吸收。
SiO2纳米球 氧等离子体 ICP刻蚀 SiO2 nanospheres oxygen plasma ICP etch
1 上海大学 理学院 物理系, 上海 200444
2 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 信息功能材料国家重点实验室, 上海 200050
采用AZ1500光刻胶作为掩模对GaAs和InP进行ICP刻蚀, 研究了刻蚀参数对光刻胶掩模及刻蚀图形侧壁的影响。结果表明, 光刻胶的碳化变性与等离子体的轰击相关, 压强、ICP功率和RF功率的增加以及Cl2比例的减小都会加速光刻胶的碳化变性, Cl2/Ar比Cl2/BCl3更易使光刻胶发生变性。对于GaAs样品刻蚀, 刻蚀气体中Cl2含量越高, 刻蚀图形侧壁的横向刻蚀越严重。Cl2/BCl3对GaAs的刻蚀速率比Cl2/Ar慢, 但刻蚀后样品的表面粗糙度比Cl2/Ar小。刻蚀InP时的刻蚀速率比GaAs样品慢, 且存在图形侧壁倾斜现象。该工作有助于推动在器件制备工艺中以光刻胶作为掩模进行ICP刻蚀, 从而提高器件制备效率。
ICP刻蚀 光刻胶碳化变性 刻蚀图形侧壁 ICP etching Cl2/Ar Cl2/Ar Cl2/BCl3 Cl2/BCl3 carbonized denaturation of photoresist sidewalls
西安工业大学 陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室, 西安 710021
采用射频磁控溅射技术在RB-SiC表面沉积Si平坦化层, 通过正交试验研究了射频功率、Ar流量和工作气压三个因素对薄膜表面质量和形貌的影响规律, 以获取最佳的薄膜沉积参数.射频功率120 W、工作气压1.2 Pa和Ar流量40 sccm条件下获得了最佳质量的平坦化样品, 利用电感耦合等离子体对平坦化膜层进行刻蚀抛光, 通过Lambda950分光光度计测试不同工艺阶段样品表面的反射率.结果表明, 相比于未处理的RB-SiC初始样品, 经过平坦化和等离子体刻蚀的样品表面粗糙度标准差值由1.819 nm减小至0.919 nm, 样品表面反射率相应地提高了2%.由此说明射频磁控溅射平坦化沉积与电感耦合等离子体刻蚀的组合工艺可实现RB-SiC表面的高质量加工.
光学制造 超光滑表面 射频磁控溅射 Si平坦化层 正交试验 ICP刻蚀 表面粗糙度 Optical fabrication Super smooth surface RF Magnetron sputtering RB-SiC RB-SiC Si planarization layer Orthogonal experiment ICP etching Surface roughness
华东光电集成器件研究所, 安徽 蚌埠 233042
由于球面电极是曲面结构, 电极各处的电感耦合等离子体(ICP)刻蚀深度不一致, 在加工过程中常发生球面电极还未刻蚀到位而谐振器已被破坏的现象, 故本文提出了新的球面电极成形工艺。基于ICP刻蚀固有的lag效应, 采用刻蚀窗口宽度由60 μm渐变至10 μm的V形刻蚀掩模调制电极各处的刻蚀速度, 在电极各处获得了基本一致的归一化刻蚀速度(2.3 μm/min)。利用台阶结构拟合球面电极的3D曲面结构, 并保证通刻阶段的硅厚度基本一致为150 μm来消除球面电极加工时最薄处已经刻穿阻挡层并破坏谐振器而最厚处还没有刻蚀到位的现象。结合台阶状的二氧化硅掩模对球面电极各点处的硅ICP刻蚀当量进行了调整, 使其基本相等, 通过一次ICP刻蚀即完成了对硅球面电极的加工。利用提出的方法成功制备出了具有功能性输出的微机电系统(MEMS)半球陀螺的硅球面电极, 其最大半径可达500 μm。
微机电系统 半球陀螺 球面电极 电感耦合等离子体(ICP)刻蚀 Micro-electro-mechanical System(MEMS) hemispherical gyro spherical electrode Inductively Coupled Plasma(ICP) etching 光学 精密工程
2016, 24(11): 2746
对高Al组分AlxGa1-xN(x=50%)进行了ICP刻蚀实验研究, 在刻蚀深度相同的前提条件下, 对比分析了ICP腔室压力与AlGaN表面损伤之间的相互关系, 并讨论了低温热退火对ICP刻蚀损伤的修复作用。XPS测试结果表明, 与未经刻蚀的AlGaN表面相比, ICP刻蚀之后的AlGaN表面其表面氮空位VN明显增多, 且Al2p、Ga3d等峰位均向高结合能方向漂移。分析讨论发现, ICP腔室压力过小或过大均不利于获得低损伤的刻蚀表面, 此外, 低温热退火(380℃-200s)对表面氮空位有一定的修复作用, 但修复效果较为有限。
高Al组分AlGaN ICP刻蚀 表面损伤 低温热退火 high Al content AlGaN ICP XPS XPS surface damage low-temperature annealing
吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点联合实验室，吉林 长春 130012
提出了利用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术提高聚合物光波导器件性能的方法，介绍了ICP刻蚀技术的原理和优点。选取聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸环氧丙酯(P(MMA-GMA))作为波导材料，采用氧气作为刻蚀气体，研究了ICP参数变化对刻蚀效果的影响。介绍了倒脊形光波导的制备过程，采用改变单一工艺参数的方法，分析了刻蚀效果随时间、功率、压强、气体流量等参数的变化，对参数优化后刻蚀得到的凹槽和平板结构进行了表征。实验结果表明: 在天线射频功率为300 W，偏置射频功率为30 W，气体压强为0.5 Pa，氧气流速为50 cm3/min的条件下，可获得侧壁陡直、底面平整的P(MMA-GMA)凹槽结构。
聚合物光波导 倒脊形光波导 感应耦合等离子体(ICP)刻蚀 polymer optical waveguide inverted ridge optical waveguide Inductively Coupled Plasma(ICP) etching
1 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术国家重点实验室，上海 200083
2 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
3 中国科学院研究生院，北京 100039
4 中国科学院上海微系统与信息技术研究所，上海 200050
在N-on-P型In0.78Al0.22As/In0.78Ga0.22As外延材料上，采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术制备了背照射640×1线列InGaAs探测器芯片，研究了探测器光电性能.结果表明，室温下单元器件响应截止波长和峰值波长分别为2.36 μm和1.92 μm，平均优值因子(R0A)为16.0Ω·cm2，峰值量子效率达到了37.5％；在1 ms积分时间下焦平面探测器平均峰值探测率达到了2.01×1011 cmHz1/2/W，响应非均匀性为8.77%，盲元率约为0.6%.
ICP刻蚀 N-on-P结构 线列探测器 光电性能 N-on-P configuration ICP etching linear detector array photoelectric characteristics
浙江大学,现代光学仪器国家重点实验室,光及电磁波研究中心,浙江州,310058
波导表面粗糙度引起的散射损耗是SiO2光波导传输损耗的主要来源,通过降低表面粗糙度可以获得低损耗SiO2光波导.通过优化ICP干法刻蚀工艺的各参数(如温度、压强、气体流量、感应/偏置功率等)获得了低粗糙度的SiO2光波导,并采用SEM和AFM对刻蚀表面粗糙度进行了定量测试.采用优化刻蚀工艺可将表面粗糙度从35.4nm降低到3.6nm,波导传输损耗约为0.1dB/cm.
Si基SiO2光波导 ICP刻蚀 表面粗糙度
