專利名稱：一種對鐵電晶體材料進行極化的極化電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵電晶體材料的后處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種對鐵電晶體材料進行極化的極化電極。
背景技術(shù)：
準(zhǔn)相位匹配(QPM)技術(shù)是通過對晶體非線性極化率的周期性調(diào)制來補償由于折射率色散造成的相互作用的光波之間的相位失配，以獲得非線性光學(xué)效應(yīng)的增強，即利用非線性極化率的周期躍變來實現(xiàn)非線性光學(xué)頻率變換效率的增強。而采用何種方法對鐵電晶體材料進行極化是制備周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體的關(guān)鍵，特別是采用何種方法對鐵電晶體材料進行極化進而制備出小周期的周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體是國內(nèi)外研究的熱點之一，周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體是非線性倍頻、和頻、差頻、光學(xué)參量振蕩應(yīng)用的必需材料，廣泛應(yīng)用于軍事，激光，航天等技術(shù)領(lǐng)域。根據(jù)文獻 1 :"M. Yamada, N. Nada, Μ. Saitoh, and K. Watanabe, App 1. Phys. Lett., 1993(62) :435，，、文獻 2 “Shi-ning Zhu, Yong-yuan Zhu, Zhi-yong Zhang, Hong Shu, and Hai-feng Wang, Jing-fen Hong, and Chuan-zhen Ge, J. Appl. Phys. 1995(77) :1995，，中公開報道的方法，利用外加脈沖電場可使鈮酸鋰或鉭酸鋰晶體實現(xiàn)周期性極化。但是考慮到極化過程中鐵電疇橫向生長的合并，極化光柵電極的設(shè)計是尤其重要的。利用周期極化反轉(zhuǎn)晶體，即鐵電疇反轉(zhuǎn)光柵，進行準(zhǔn)相位匹配，是近些年發(fā)展很快的變頻技術(shù)中采用的新技術(shù)，用其制成的準(zhǔn)相位匹配器件在光通信、光盤的讀寫、激光醫(yī)療等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。1962年，Bloembergen等提出了這樣的設(shè)想如果能夠在一維線度上對一材料的非線性極化率進行空間調(diào)制，使周期恰為入射光相干長度的2倍，則不論材料本身是否可以實現(xiàn)相位匹配，均可以利用這一空間調(diào)制實現(xiàn)相位匹配。這一設(shè)想可以在非雙折射晶體以及具有不能相位匹配非線性光學(xué)系數(shù)的雙折射非線性晶體中實現(xiàn)，并能產(chǎn)生一系列重要的光學(xué)效應(yīng)和聲學(xué)效應(yīng)。自從這一設(shè)想提出，如何制備出這種具有空間調(diào)制周期結(jié)構(gòu)的新型非線性光學(xué)材料進而實現(xiàn)準(zhǔn)相位匹配，許多人都做了很大的努力。早期報道過利用GaAs片、石英片及LN 片實現(xiàn)了準(zhǔn)相位匹配，但片數(shù)很少；還利用MBE生長了 GaAs-ALGaAs孿晶，但對其周期都無法進行嚴(yán)格控制，故這一設(shè)想并未能實現(xiàn)。由于受到制備方法的限制，實驗上的實現(xiàn)要晚的
^^ ο到目前為止，大周期尺寸的極化方法已趨于成熟，但是礙于鈮酸鋰晶體生長的均勻性以及外加電場極化方法的限制，對周期小于5μπι的小周期鐵電晶體材料進行周期極化還很難實現(xiàn)，因此，本發(fā)明通過優(yōu)化設(shè)計極化電極來突破利用外加電場極化方式來制備小周期鐵電晶體材料的限制，實現(xiàn)對周期小于5μπι的小周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體材料的周期極化
發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種對鐵電晶體材料進行極化的極化電極，以解決利用外加電場極化方式來制備小周期周期性和準(zhǔn)周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體材料的問題，實現(xiàn)對周期小于5 μ m的小周期周期性和準(zhǔn)周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體材料的周期極化。( 二 )技術(shù)方案為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種對鐵電晶體材料進行極化的極化電極，用于制備出小周期周期性和準(zhǔn)周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體，該極化電極包括梳狀光柵極化電極，具有多個梳狀的光柵電極條；以及設(shè)置于該梳狀光柵極化電極的光柵電極條之間的、寬度小于該光柵電極條間距的條狀矩形電極。上述方案中，所述小周期周期性和準(zhǔn)周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體，采用的鐵電晶體材料為鈮酸鋰、鉭酸鋰或磷酸氧鈦鉀(KTP)。上述方案中，所述小周期周期性和準(zhǔn)周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體，小周期是微米量級，小于5微米。上述方案中，所述小周期周期性和準(zhǔn)周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體，其鐵電疇方向呈周期性變化。上述方案中，所述梳狀光柵極化電極采用Al電極、Cr電極或合金電極。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明提供的這種對鐵電晶體材料進行極化的極化電極，由于能夠?qū)崿F(xiàn)小周期或準(zhǔn)周期的周期性極化疇反轉(zhuǎn)，解決極化過程中鐵電疇橫向生長合并問題，制備出了小周期周期性和準(zhǔn)周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體，因此解決了利用外加電場極化方式來制備小周期周期性和準(zhǔn)周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體材料的問題，實現(xiàn)了對周期小于5 μ m的小周期周期性和準(zhǔn)周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體材料的周期極化。2、本發(fā)明提供的這種對鐵電晶體材料進行極化的極化電極，對任意鐵電材料都能夠?qū)崿F(xiàn)。3、本發(fā)明提供的這種對鐵電晶體材料進行極化的極化電極，由于光刻工藝的成熟，易于實現(xiàn)。


圖1為本發(fā)明提供的對鐵電晶體材料進行極化的裝置的示意圖。圖2為對圖1中鐵電晶體樣品進行極化后鐵電晶體與光柵金屬電極連接的平視圖。圖3為本發(fā)明提供的對鐵電晶體材料進行極化的極化電極的俯視圖。圖4為高壓電場極化后的鐵電晶體疇反轉(zhuǎn)的示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。本發(fā)明提供的對鐵電晶體材料進行極化的極化電極，用于制備出小周期周期性和準(zhǔn)周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體，該極化電極包括梳狀光柵極化電極，具有多個梳狀的光柵電極條，如圖3中的第一部分所示；以及設(shè)置于該梳狀光柵極化電極的光柵電極條之間的、寬度小于該光柵電極條間距的條狀矩形電極，如圖3中的第二部分所示。其中，所述小周期周期性和準(zhǔn)周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體，采用的鐵電晶體材料為鈮酸鋰、鉭酸鋰、磷酸氧鈦鉀(KTP)或其它鐵電晶體材料。所述小周期周期性和準(zhǔn)周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體，小周期是微米量級，小于5微米。所述小周期周期性和準(zhǔn)周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體，其鐵電疇方向呈周期性變化。所述梳狀光柵極化電極采用Al電極、Cr電極、合金電極或其它導(dǎo)電金屬電極或?qū)щ姺墙饘匐姌O。如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的對鐵電晶體材料進行極化的極化裝置的示意圖， 函數(shù)信號發(fā)生器發(fā)出所需要的任意波形脈沖，經(jīng)過信號放大器放大脈沖信號并施加在鐵電晶體樣品上，示波器檢測施加的脈沖信號電壓及通過電阻R的電流波形。如圖2所示，圖2為對圖1中鐵電晶體樣品進行極化后鐵電晶體與光柵金屬電極連接的平視圖，鐵電晶體表面是光刻后的光柵金屬電極。如圖3所示，圖3為圖2中所述的對鐵電晶體材料進行極化的極化電極的俯視圖， 極化過程中使任意脈沖波形連接至圖3中極化電極的第一部分。圖4為高壓電場極化后的鐵電晶體疇反轉(zhuǎn)的示意圖。圖2中所述的極化電極中的第一部分光柵周期從4μπι到幾十個μπι均可?；趫D2和圖3所述的這種對鐵電晶體進行極化的極化電極，以下結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明提供的對鐵電晶體進行極化的極化電極進行進一步詳細(xì)說明。實施例本實例中，通過此種極化電極得到周期為4. 2μπι的周期極化鈮酸鋰晶體，適用于波長為850nm光波的倍頻輸出。步驟1、先設(shè)計周期為4. 2 μ m，電極寬度為1 μ m的梳狀光柵極化電極，該梳狀光柵極化電極具有多個梳狀的光柵電極條，如圖3中的第一部分所示。步驟2、在步驟1的基礎(chǔ)上設(shè)計條狀矩形電極，如圖3中的第二部分所示，該條狀矩形電極設(shè)置于該梳狀光柵極化電極的光柵電極條之間，寬度小于該光柵電極條間距。一般情況下，該條狀矩形電極的寬度為lym，位于步驟1中梳狀光柵極化電極的光柵電極條之間，不與步驟1中的任何電極部分接觸，該條狀矩形電極兩端面與步驟1中周期光柵電極水平部分相距2 μ m。步驟3、在本實例中梳狀光柵極化電極以及條狀矩形電極的長度根據(jù)疇生長的規(guī)律以及實驗所需而定。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種對鐵電晶體材料進行極化的極化電極，用于制備出小周期周期性和準(zhǔn)周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體，其特征在于，該極化電極包括梳狀光柵極化電極，具有多個梳狀的光柵電極條；以及設(shè)置于該梳狀光柵極化電極的光柵電極條之間的、寬度小于該光柵電極條間距的條狀矩形電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對鐵電晶體材料進行極化的極化電極，其特征在于，所述小周期周期性和準(zhǔn)周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體，采用的鐵電晶體材料為鈮酸鋰、鉭酸鋰或磷酸氧鈦鉀(KTP)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對鐵電晶體材料進行極化的極化電極，其特征在于，所述小周期周期性和準(zhǔn)周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體，小周期是微米量級，小于5微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對鐵電晶體材料進行極化的極化電極，其特征在于，所述小周期周期性和準(zhǔn)周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體，其鐵電疇方向呈周期性變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對鐵電晶體材料進行極化的極化電極，其特征在于，所述梳狀光柵極化電極采用Al電極、Cr電極或合金電極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對鐵電晶體材料進行極化的極化電極，用于制備出小周期周期性和準(zhǔn)周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體，該極化電極包括梳狀光柵極化電極，具有多個梳狀的光柵電極條；以及設(shè)置于該梳狀光柵極化電極的光柵電極條之間的、寬度小于該光柵電極條間距的條狀矩形電極。利用本發(fā)明，解決了利用外加電場極化方式來制備小周期周期性和準(zhǔn)周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體材料的問題，實現(xiàn)了對周期小于5μm的小周期周期性和準(zhǔn)周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體材料的周期極化，能夠制備出小周期周期性和準(zhǔn)周期周期性反轉(zhuǎn)鐵電晶體。
文檔編號G02F1/37GK102436114SQ201110384428
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者范學(xué)東, 鄭婉華, 馬傳龍, 馬紹棟, 齊愛誼 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所