專利名稱：一種光子晶體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別是涉及ー種光子晶體及其制備方法。
背景技術(shù)：
光子晶體即光子禁帶材料，是近十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的ー種新型光子學(xué)材料。從材料結(jié)構(gòu)上看，光子晶體是ー類在光學(xué)尺度上具有周期性介電結(jié)構(gòu)的人工設(shè)計(jì)和制造的晶體。與半導(dǎo)體晶格對(duì)電子波函數(shù)的調(diào)制相類似，光子帶隙材料能夠調(diào)制具有相應(yīng)波長(zhǎng)的電磁波-一當(dāng)電磁波在光子帶隙材料中傳播時(shí)，由于存在布拉格散射而受到調(diào)制，電磁波能量形成能帶結(jié)構(gòu)。能帶與能帶之間出現(xiàn)帶隙，即光子帶隙。所具能量處在光子帶隙內(nèi)的光子，不能進(jìn)入該晶體。光子晶體和半導(dǎo)體在基本模型和研究思路上有許多相似之處，原則上人們可以通過(guò)設(shè)計(jì)和制造光子晶體及其器件，達(dá)到控制光子運(yùn)動(dòng)的目的。光子晶體的出現(xiàn)，使 人們操縱和控制光子的夢(mèng)想成為可能。光子晶體的引入為微波領(lǐng)域提供了新的研究方向。光子晶體完全依靠自身結(jié)構(gòu)就可實(shí)現(xiàn)帶阻濾波，且結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，在微波電路、微波天線等方面均具有廣闊的應(yīng)用前景。從器件結(jié)構(gòu)上看，光子晶體是由不同的介電體周期地交替排列的ー種柵結(jié)構(gòu)材料。這種材料在激光器、光波導(dǎo)和集成光學(xué)等光電信息領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。近年來(lái)，隨著光通訊的迅速發(fā)展，尤其是波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，對(duì)于高密度、高性能的光集成電路的需求越發(fā)迫切。相對(duì)于微電子電路的集成度，光集成電路的集成度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到微電子電路的集成度，這主要是傳統(tǒng)截止波導(dǎo)的尺寸只能小到幾毫米，且轉(zhuǎn)彎角度不能太大，傳統(tǒng)的介質(zhì)波導(dǎo)雖然可以支持直線傳播的光，但在拐彎處會(huì)導(dǎo)致極大的能量損失，從而成為在光集成電路中光傳播的瓶頸。理想波導(dǎo)的材料應(yīng)該具有電介質(zhì)那樣低的本征損耗，又要有金屬的反射特性，光子晶體恰好滿足上述兩個(gè)條件。目前制備光子晶體的方法主要有精密加工法、膠體自組裝法、激光全息干渉法等。然而，對(duì)于精密加工法來(lái)說(shuō)，其エ藝復(fù)雜、造價(jià)昂貴，并且受現(xiàn)有半導(dǎo)體技術(shù)水平的限制，在制備更小波長(zhǎng)尺度的三維光子晶體、晶體摻雜以及缺陷引入等方面存在著很大的挑戰(zhàn)。對(duì)于膠體自組裝法所制備的光子晶體，往往不具備高的介電比和合適的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因而并不能產(chǎn)生完全光子帶隙。對(duì)于激光全息干渉法，現(xiàn)有激光干涉技術(shù)得到的結(jié)構(gòu)周期往往大于激光波長(zhǎng)，出于微米量級(jí)。周期結(jié)構(gòu)的花樣僅決定于激光干涉的強(qiáng)度分布，光束數(shù)量和空間位置確定后，周期結(jié)構(gòu)隨之確定。因此，這些技術(shù)難以獲得納米量級(jí)周期結(jié)構(gòu)，且成本較高，難以得到廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供ー種光子晶體及其制備方法，用于實(shí)現(xiàn)ー種エ藝簡(jiǎn)單、成本低、與現(xiàn)有的半導(dǎo)體エ藝兼容且性能良好的納米量級(jí)的ニ維或三維光子晶體的制備。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供ー種光子晶體的制備方法，所述制備方法至少包括1)提供一 AAO模板，所述AAO模板至少包括ー鋁基底及結(jié)合于所述鋁基底表面的氧化鋁層，所述氧化鋁層具有多個(gè)周期排列且具有底部的孔道，于各該孔道內(nèi)填充光刻膠，并使所述光刻膠覆蓋所述氧化鋁層的表面；2)采用選擇性腐蝕技術(shù)去除所述鋁基底；3)采用選擇性腐蝕技術(shù)去除各該孔道的底部以使所述孔道形成通孔，以形成包括氧化鋁層及光刻膠的第一結(jié)構(gòu)；4)提供一半導(dǎo)體襯底，鍵合所述第一結(jié)構(gòu)的氧化鋁層及所述半導(dǎo)體襯底，然后去除覆蓋于所述氧化鋁層的表面的及所述通孔內(nèi)的光刻膠；5)采用選擇性外延技術(shù)于所述通孔內(nèi)開(kāi)始生長(zhǎng)第一半導(dǎo)體材料，形成填充于各該通孔內(nèi)的第一半導(dǎo)體柱及覆蓋于所述氧化鋁層及各該第一半導(dǎo)體柱的第一半導(dǎo)體層，并對(duì)所述第一半導(dǎo)體層進(jìn)行拋光處理；6)提供一與所述第一結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同的第二結(jié)構(gòu)，并鍵合所述第二結(jié)構(gòu)的氧化鋁層及所述第一半導(dǎo)體層；7)去除所述第二結(jié)構(gòu)的光刻膠；8)于所述第二結(jié)構(gòu)的通孔內(nèi)開(kāi)始生長(zhǎng)第二半導(dǎo)體材料，形成填充于各該通孔內(nèi)的第二半導(dǎo)體柱及覆蓋于所述氧化鋁層及各該第二半導(dǎo)體柱的第二半導(dǎo)體層，并對(duì)所述第二半導(dǎo)體層進(jìn)行拋光處理；9)采用選擇性腐蝕技術(shù)去除所述第一結(jié)構(gòu)及第ニ結(jié)構(gòu)的氧化鋁層，以完成所述光子晶體的制備。在本發(fā)明的光子晶體的制備方法中，所述AAO模板中孔道的排列方式為六角排列、長(zhǎng)方形排列或正方形排列。在本發(fā)明的光子晶體的制備方法所述步驟2)中，采用CuCl2作為腐蝕劑去除所述
招基底。在本發(fā)明的光子晶體的制備方法所述步驟3)中，采用磷酸作為腐蝕劑刻蝕所述氧化鋁層的下表面，以去除各該孔道的底部，形成通孔。在本發(fā)明的光子晶體的制備方法中，所述步驟3)還包括對(duì)去除各該孔道的底部后所得的表面進(jìn)行機(jī)械化學(xué)拋光的步驟。作為本發(fā)明的光子晶體的制備方法的一個(gè)優(yōu)選方案，所述半導(dǎo)體襯底為Si襯底、Ge襯底或III - V族半導(dǎo)體襯底。作為本發(fā)明的光子晶體的制備方法的一個(gè)優(yōu)選方案，所述第一半導(dǎo)體材料及第ニ半導(dǎo)體材料為Si、Ge或III - V族半導(dǎo)體材料，且所述第一半導(dǎo)體材料及第ニ半導(dǎo)體材料相同或相異。在本發(fā)明的光子晶體的制備方法中，所述光刻膠為聚甲基丙烯酸甲酷，所述步驟4)及步驟7)中，采用氯仿、こ酸、こ酸こ酷、丙酮、苯酚或苯甲醚溶液去除所述光刻膠。在本發(fā)明的光子晶體的制備方法所述步驟6)中，先使所述第二結(jié)構(gòu)的通孔與所述第一結(jié)構(gòu)的通孔垂向?qū)?zhǔn)，然后鍵合所述第二結(jié)構(gòu)的氧化鋁層及所述第一半導(dǎo)體層。在本發(fā)明的光子晶體的制備方法中，重復(fù)進(jìn)行所述步驟6) 步驟8)，并于所述步驟9)去除所有的氧化鋁層，以獲得兩層以上的光子晶體。本發(fā)明還提供一種依據(jù)上述任意一項(xiàng)方案所述的光子晶體的制備方法所制備的光子晶體。
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如上所述，本發(fā)明的光子晶體及其制備方法，具有以下有益效果首先提供包括鋁基底和具有周期排列的多個(gè)孔道的氧化鋁層的AAO模板，于各該孔道內(nèi)填充光刻膠，并使所述光刻膠覆蓋所述氧化鋁層，然后去除所述鋁基底，并去除各該孔道的底部以使所述孔道形成通孔，然后鍵合一半導(dǎo)體襯底及所述氧化鋁層，并去除光刻膠，接著于所述通孔內(nèi)形成第一半導(dǎo)體柱并于所述氧化鋁層表面形成第一半導(dǎo)體層，接著按上述步驟于所述第一半導(dǎo)體層上形成氧化鋁層、第二半導(dǎo)體柱及第ニ半導(dǎo)體層，最后去除所述氧化鋁層以完成制備。本發(fā)明利用AAO模板實(shí)現(xiàn)了光子晶體的制備，エ藝簡(jiǎn)單，成本低、重復(fù)性好、且與半導(dǎo)體エ藝兼容，采用本方法可制備出ニ維或三維納米級(jí)的光子晶體，適用于エ業(yè)生產(chǎn)。


圖廣圖2顯示為本發(fā)明的光子晶體的制備方法步驟I)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3顯示為本發(fā)明的光子晶體的制備方法步驟2)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4顯示為本發(fā)明的光子晶體的制備方法步驟3)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5 圖6顯示為本發(fā)明的光子晶體的制備方法步驟4)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖疒圖8顯示為本發(fā)明的光子晶體的制備方法步驟5)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9顯示為本發(fā)明的光子晶體的制備方法步驟6)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10顯示為本發(fā)明的光子晶體的制備方法步驟7)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖11顯示為本發(fā)明的光子晶體的制備方法步驟8)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖12顯示為本發(fā)明的光子晶體的制備方法步驟9)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明101鋁基底102、107氧化鋁層103孔道104、108光刻膠105半導(dǎo)體襯底106第一半導(dǎo)體材料107通孔109第二半導(dǎo)體材料
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí)施方式
加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。請(qǐng)參閱圖f圖12。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為ー種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。請(qǐng)參閱圖f圖12，本實(shí)施例提供ー種具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法，所述制備方法至少包括如圖f圖2所示，首先進(jìn)行步驟1)，提供一 AAO模板，所述AAO模板至少包括ー鋁基底101及結(jié)合于所述鋁基底101表面的氧化鋁層102，所述氧化鋁層102具有多個(gè)周期排列且具有底部的孔道103，于各該孔道103內(nèi)填充光刻膠104，并使所述光刻膠104覆蓋所述氧化鋁層102的表面。
在本實(shí)施例中，所述AAO模板孔道103的排列方式為高度規(guī)整的六角周期排列，所述AAO模板孔道103的截面為圓形，孔道103的直徑均勻，孔道103的深度一致。所述孔道103的底部為氧化鋁層102。當(dāng)然，在其它的實(shí)施例中，所述AAO模板孔道103的排列方式可以是規(guī)整的長(zhǎng)方形或正方形排列。然后于各該孔道103內(nèi)填充光刻膠104，并使所述光刻膠104覆蓋所述氧化鋁層102的表面，在本實(shí)施例中，所述光刻膠104為聚甲基丙烯酸甲酷，當(dāng)然，在其它的實(shí)施例中，所述光刻膠104可以是其它預(yù)期的聚合物膠體。如圖3所示，然后進(jìn)行步驟2)，采用選擇性腐蝕技術(shù)去除所述鋁基底101。在本實(shí)施例中，采用CuCl2作為腐蝕劑，以選擇性去除所述鋁基底101。當(dāng)然，也可以采用預(yù)期的其它溶劑去除所述鋁基底101。 如圖4所示，接著進(jìn)行步驟3)，采用選擇性腐蝕技術(shù)去除各該孔道103的底部以使所述孔道103形成通孔107，以形成包括氧化鋁層102及光刻膠104的第一結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，采用磷酸作為腐蝕劑刻蝕去除所述鋁基底101后露出的氧化鋁層102的下表面，以去除各該孔道103底部的氧化鋁層102，形成圓柱體狀的通孔107，所述通孔107內(nèi)填充有光刻膠104，去除所述孔道103的底部后，對(duì)該下表面進(jìn)行拋光，使孔道103內(nèi)的光刻膠104與氧化鋁層102下表面處于同一平面，以形成包括氧化鋁層102及光刻膠104的第一結(jié)構(gòu)，以備進(jìn)行后續(xù)的制備エ藝。如圖5 圖6所示，接著進(jìn)行步驟4)，提供一半導(dǎo)體襯底105，鍵合所述氧化鋁層102及所述半導(dǎo)體襯底105，然后去除覆蓋于所述氧化鋁層102的表面的及所述通孔107內(nèi)的光刻膠104。在本實(shí)施例中，提供一半導(dǎo)體襯底105，所述半導(dǎo)體襯底105為Si襯底、Ge襯底或III - V族半導(dǎo)體襯底105。當(dāng)然，也可以是N型導(dǎo)電類型摻雜或P型導(dǎo)電類型離子摻雜的Si襯底、Ge襯底或III - V族半導(dǎo)體襯底105。然后鍵合所述半導(dǎo)體襯底105及上述經(jīng)過(guò)拋光后的氧化鋁層102的下表面，接著采用采用氯仿、こ酸、こ酸こ酷、丙酮、苯酚或苯甲醚溶液去除覆蓋于所述氧化鋁層102的表面的及所述通孔107內(nèi)的光刻膠104，當(dāng)然，也可以采用預(yù)期的其它有機(jī)溶劑去除所述光刻膠104。如8所示，接著進(jìn)行步驟5)，采用選擇性外延技術(shù)于所述通孔107內(nèi)開(kāi)始生長(zhǎng)第一半導(dǎo)體材料106，形成填充于各該通孔107內(nèi)的第一半導(dǎo)體柱及覆蓋于所述氧化鋁層102及各該第一半導(dǎo)體柱的第一半導(dǎo)體層，并對(duì)所述第一半導(dǎo)體層進(jìn)行拋光處理；在本實(shí)施例中，采用選擇性外延技術(shù)于所述通孔107內(nèi)開(kāi)始生長(zhǎng)第一半導(dǎo)體材料106，形成填充于各該通孔107內(nèi)的第一半導(dǎo)體柱及覆蓋于所述氧化鋁層102及各該第一半導(dǎo)體柱的第一半導(dǎo)體層，并對(duì)所述第一半導(dǎo)體層進(jìn)行機(jī)械化學(xué)拋光處理。所述第一半導(dǎo)體材料106為Si、Ge或III - V族半導(dǎo)體材料106,且所述第一半導(dǎo)體材料106與所述半導(dǎo)體襯底105的材料相異。當(dāng)然，在其它的實(shí)施例中，所述第一半導(dǎo)體材料106為Si、Ge或III - V族半導(dǎo)體材料106,且所述第一半導(dǎo)體材料106可以與所述半導(dǎo)體襯底105的材料相同。如圖9所示，最后進(jìn)行步驟6)，提供一與所述第一結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同的第二結(jié)構(gòu)，并鍵合所述第二結(jié)構(gòu)的氧化鋁層107及所述第一半導(dǎo)體層；所述第二結(jié)構(gòu)與所述第一結(jié)構(gòu)相同，包括具有周期排列通孔的氧化鋁層107、填充于所述通孔的光刻膠108及覆蓋于各該通孔及氧化鋁層107表面的光刻膠108。然后使所述第二結(jié)構(gòu)的各該通孔與所述第一結(jié)構(gòu)的通孔垂向?qū)?zhǔn)，并采用低溫鍵合技術(shù)鍵合所述第ニ結(jié)構(gòu)的氧化鋁層107及所述第一半導(dǎo)體層如圖10所示，接著進(jìn)行步驟7)，去除所述第二結(jié)構(gòu)的光刻膠108。采用采用氯仿、こ酸、こ酸こ酷、丙酮、苯酚或苯甲醚溶液去除覆蓋于所述第二結(jié)構(gòu)氧化鋁層107的表面的及所述通孔內(nèi)的光刻膠108，當(dāng)然，也可以采用預(yù)期的其它有機(jī)溶劑去除所述光刻膠108。如圖11所示，接著進(jìn)行步驟8)，于所述第二結(jié)構(gòu)的通孔內(nèi)開(kāi)始生長(zhǎng)第二半導(dǎo)體材料109，形成填充于各該通孔內(nèi)的第二半導(dǎo)體柱及覆蓋于所述氧化鋁層107及各該第二半導(dǎo)體柱的第二半導(dǎo)體層，并對(duì)所述第二半導(dǎo)體層進(jìn)行拋光處理；在本實(shí)施例中，采用選擇性外延技術(shù)于所述第二結(jié)構(gòu)的通孔內(nèi)開(kāi)始生長(zhǎng)第二半導(dǎo)體材料109，形成填充于各該通孔內(nèi)的第二半導(dǎo)體柱及覆蓋于所述氧化鋁層107及各該第ニ半導(dǎo)體柱的第二半導(dǎo)體層，并對(duì)所述第二半導(dǎo)體層進(jìn)行拋光處理。所述第二半導(dǎo)體材料109為Si、Ge或III- V族半導(dǎo)體材料，且所述第二半導(dǎo)體材料109與所述第一半導(dǎo)體材料106相同。當(dāng)然，在其它的實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體材料為Si、Ge或III - V族半導(dǎo)體材料，且所述第二半導(dǎo)體材料109與所述第一半導(dǎo)體材料106相異。如圖12所示，最后進(jìn)行步驟9)，采用選擇性腐蝕技術(shù)去除所述第一結(jié)構(gòu)及第ニ結(jié)構(gòu)的氧化鋁層102及107，以完成所述光子晶體的制備。在本實(shí)施例中，采用CuCl2作為腐蝕劑，以選擇性去除所述第一結(jié)構(gòu)及第ニ結(jié)構(gòu)的氧化鋁層102及107，保留所述第一半導(dǎo)體材料106及第ニ半導(dǎo)體材料109，以完成所述光子晶體的制備。當(dāng)然，也可以采用預(yù)期的其它溶劑去除所述氧化鋁層102及107。在其它的實(shí)施例中，重復(fù)進(jìn)行所述步驟6) 步驟8)，并于所述步驟9)去除所有的 氧化鋁層，以獲得兩層以上的光子晶體。請(qǐng)參閱圖12，如圖所示，本實(shí)施例還提供一種依據(jù)本實(shí)施例所述的光子晶體的制備方法所制備的光子晶體。綜上所述，本發(fā)明的光子晶體及其制備方法，首先提供包括鋁基底和具有周期排列的多個(gè)孔道的氧化鋁層的AAO模板，于各該孔道內(nèi)填充光刻膠，并使所述光刻膠覆蓋所述氧化鋁層，然后去除所述鋁基底，并去除各該孔道的底部以使所述孔道形成通孔，然后鍵合一半導(dǎo)體襯底及所述氧化鋁層，并去除光刻膠，接著于所述通孔內(nèi)形成第一半導(dǎo)體柱并于所述氧化鋁層表面形成第一半導(dǎo)體層，接著按上述步驟于所述第一半導(dǎo)體層上形成氧化鋁層、第二半導(dǎo)體柱及第ニ半導(dǎo)體層，最后去除所述氧化鋁層以完成制備。本發(fā)明利用AAO模板實(shí)現(xiàn)了光子晶體的制備，エ藝簡(jiǎn)單，成本低、重復(fù)性好、且與半導(dǎo)體エ藝兼容，采用本方法可制備出ニ維或三維納米級(jí)的光子晶體，適用于エ業(yè)生產(chǎn)。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所掲示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種光子晶體的制備方法，其特征在于，所述制備方法至少包括 1)提供一AAO模板，所述AAO模板至少包括一鋁基底及結(jié)合于所述鋁基底表面的氧化鋁層，所述氧化鋁層具有多個(gè)周期排列且具有底部的孔道，于各該孔道內(nèi)填充光刻膠，并使所述光刻膠覆蓋所述氧化鋁層的表面； 2)采用選擇性腐蝕技術(shù)去除所述鋁基底； 3)采用選擇性腐蝕技術(shù)去除各該孔道的底部以使所述孔道形成通孔，以形成包括氧化鋁層及光刻膠的第一結(jié)構(gòu)； 4)提供一半導(dǎo)體襯底，鍵合所述第一結(jié)構(gòu)的氧化鋁層及所述半導(dǎo)體襯底，然后去除覆蓋于所述氧化鋁層的表面的及所述通孔內(nèi)的光刻膠； 5)采用選擇性外延技術(shù)于所述通孔內(nèi)開(kāi)始生長(zhǎng)第一半導(dǎo)體材料，形成填充于各該通孔內(nèi)的第一半導(dǎo)體柱及覆蓋于所述氧化鋁層及各該第一半導(dǎo)體柱的第一半導(dǎo)體層，并對(duì)所述第一半導(dǎo)體層進(jìn)行拋光處理； 6)提供一與所述第一結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同的第二結(jié)構(gòu)，并鍵合所述第二結(jié)構(gòu)的氧化鋁層及所述第一半導(dǎo)體層； 7)去除所述第二結(jié)構(gòu)的光刻膠； 8)于所述第二結(jié)構(gòu)的通孔內(nèi)開(kāi)始生長(zhǎng)第二半導(dǎo)體材料，形成填充于各該通孔內(nèi)的第二半導(dǎo)體柱及覆蓋于所述氧化鋁層及各該第二半導(dǎo)體柱的第二半導(dǎo)體層，并對(duì)所述第二半導(dǎo)體層進(jìn)行拋光處理； 9)采用選擇性腐蝕技術(shù)去除所述第一結(jié)構(gòu)及第二結(jié)構(gòu)的氧化鋁層，以完成所述光子晶體的制備。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光子晶體的制備方法，其特征在于所述AAO模板中孔道的排列方式為六角排列、長(zhǎng)方形排列或正方形排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光子晶體的制備方法，其特征在于所述步驟2)中，采用CuCl2作為腐蝕劑去除所述鋁基底。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光子晶體的制備方法，其特征在于所述步驟3)中，采用磷酸作為腐蝕劑刻蝕所述氧化鋁層的下表面，以去除各該孔道的底部，形成通孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光子晶體的制備方法，其特征在于所述步驟3)還包括對(duì)去除各該孔道的底部后所得的表面進(jìn)行機(jī)械化學(xué)拋光的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光子晶體的制備方法，其特征在于所述半導(dǎo)體襯底為Si襯底、Ge襯底或III - V族半導(dǎo)體襯底。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光子晶體的制備方法，其特征在于所述第一半導(dǎo)體材料及第二半導(dǎo)體材料為Si、Ge或III - V族半導(dǎo)體材料，且所述第一半導(dǎo)體材料及第二半導(dǎo)體材料相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光子晶體的制備方法，其特征在于所述光刻膠為聚甲基丙烯酸甲酯，所述步驟4)及步驟7)中，采用氯仿、乙酸、乙酸乙酯、丙酮、苯酚或苯甲醚溶液去除所述光刻膠。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光子晶體的制備方法，其特征在于所述步驟6)中，先使所述第二結(jié)構(gòu)的通孔與所述第一結(jié)構(gòu)的通孔垂向?qū)?zhǔn)，然后鍵合所述第二結(jié)構(gòu)的氧化鋁層及所述第一半導(dǎo)體層。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光子晶體的制備方法，其特征在于重復(fù)進(jìn)行所述步驟6) 步驟8)，并于所述步驟9)去除所有的氧化鋁層，以獲得兩層以上的光子晶體。
11.一種依據(jù)權(quán)利要求f 10任意一項(xiàng)所述的光子晶體的制備方法所制備的光子晶體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光子晶體及其制備方法，首先提供包括鋁基底和具有周期排列的多個(gè)孔道的氧化鋁層的AAO模板，于各該孔道內(nèi)填充光刻膠，并使所述光刻膠覆蓋所述氧化鋁層，然后去除所述鋁基底，并去除各該孔道的底部以使所述孔道形成通孔，然后鍵合一半導(dǎo)體襯底及所述氧化鋁層，去除光刻膠，接著于所述通孔內(nèi)形成第一半導(dǎo)體柱并于所述氧化鋁層表面形成第一半導(dǎo)體層，接著按上述步驟于所述第一半導(dǎo)體層上形成氧化鋁層、第二半導(dǎo)體柱及第二半導(dǎo)體層，最后去除所述氧化鋁層以完成制備。本發(fā)明利用AAO模板實(shí)現(xiàn)了光子晶體的制備，工藝簡(jiǎn)單，成本低、重復(fù)性好、且與半導(dǎo)體工藝兼容，采用本方法可制備出二維或三維納米級(jí)的光子晶體，適用于工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號(hào)G02B6/122GK102662212SQ20121017463
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者姜海濤, 張苗, 武愛(ài)民, 狄增峰, 陳龍, 魏星 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所