本發(fā)明涉及晶片極化處理，尤其涉及一種近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片的周期極化方法。

背景技術(shù)：

1、外加電場(chǎng)極化法是目前對(duì)鉭酸鋰進(jìn)行疇反轉(zhuǎn)最常用、最簡(jiǎn)單、最成熟的方法之一，已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。極化過(guò)程可在室溫下進(jìn)行，并且極化反轉(zhuǎn)深度可以貫穿整個(gè)晶圓厚度，周期結(jié)構(gòu)可達(dá)微米量級(jí)，具有較好的可重復(fù)性，能夠反復(fù)進(jìn)行反轉(zhuǎn)，疇反轉(zhuǎn)制作成本低。但該方法的操作靈活性不好，極化所需的外部電場(chǎng)高，制備的疇結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)橫向生長(zhǎng)從而影響周期疇結(jié)構(gòu)及占空比，難以制造亞微米尺寸以下的疇結(jié)構(gòu)。外加電場(chǎng)極化反轉(zhuǎn)的機(jī)理是根據(jù)樣品的矯頑場(chǎng)，然后施加與樣品自發(fā)極化方向相反的外加電場(chǎng)，使樣品內(nèi)部受到表面電極的周期性調(diào)控來(lái)制備周期性疇結(jié)構(gòu)。在疇反轉(zhuǎn)過(guò)程中，li/ta5+將克服能壘沿著極軸穿越氧平面，在缺陷或表面電極處率發(fā)生新疇成核，反轉(zhuǎn)電疇開(kāi)始出現(xiàn)。持續(xù)的外加電場(chǎng)作用致使反轉(zhuǎn)電疇持續(xù)增大，而與外加電場(chǎng)反向的電疇將縮小，直至新穩(wěn)態(tài)形成。

2、傳統(tǒng)外加電場(chǎng)極化法是金屬薄膜電極極化法，在使用金屬薄膜電極極化法制備周期極化晶體時(shí)，通過(guò)光刻法制備的電極邊緣由于工藝缺陷很容易形成毛刺，毛刺的存在會(huì)產(chǎn)生電荷的趨膚效應(yīng)和邊緣效應(yīng)，導(dǎo)致局部電場(chǎng)過(guò)大，使得基片擊穿。同時(shí)金屬薄膜電極極化法在極化過(guò)程中由于需要制備金屬電極，工藝較為繁瑣。因此，如何提供一種新的近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片的周期極化方法，防止晶片擊穿，簡(jiǎn)化制備過(guò)程，提高周期極化晶片品質(zhì)是本領(lǐng)域亟待解決的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片的周期極化方法，以解決傳統(tǒng)外加電場(chǎng)極化法容易擊穿晶片，所用金屬電極制備過(guò)程復(fù)雜的問(wèn)題。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片的周期極化方法，包括如下步驟：

4、1)對(duì)近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片進(jìn)行整體極化處理；

5、2)在整體極化處理后的近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片一側(cè)表面設(shè)置周期光刻膠；

6、3)將表面設(shè)置周期光刻膠的近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片置于鋰鹽溶液中，進(jìn)行與步驟1)反向的極化處理，完成近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片的周期極化。

7、優(yōu)選的，所述近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片的厚度為0.3～1mm。

8、優(yōu)選的，步驟1)中所述整體極化處理和步驟3)中所述極化處理獨(dú)立的采用直流穩(wěn)壓電源，步驟1)中所述整體極化處理和步驟3)中所述極化處理的極化電壓獨(dú)立的為150～400v，極化時(shí)間獨(dú)立的為5～20min，極化電壓的升壓速率獨(dú)立的為40～100v/min。

9、優(yōu)選的，步驟3)中所述鋰鹽溶液的質(zhì)量濃度為25～26.4％。

10、優(yōu)選的，步驟3)中所述鋰鹽溶液中的鋰鹽包括氯化鋰、硫酸鋰和醋酸鋰中的一種或幾種。

11、優(yōu)選的，所述周期光刻膠的設(shè)置步驟如下：

12、在整體極化處理后的近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片一側(cè)表面涂覆光刻膠，然后進(jìn)行周期規(guī)律的掩模處理，掩模處理完成后順次進(jìn)行紫外光源曝光處理、顯影處理、固化處理，完成周期光刻膠的設(shè)置。

13、優(yōu)選的，所述光刻膠的涂覆厚度為5～10μm；曝光處理的時(shí)間為0.4～1.5h；顯影處理時(shí)間為60～120s。

14、優(yōu)選的，所述周期光刻膠的周期規(guī)律與預(yù)制備近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片的周期極化規(guī)律相同。

15、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

16、本發(fā)明在金屬薄膜電極極化法的基礎(chǔ)上發(fā)明了液體電極極化法(晶片兩側(cè)的鋰鹽溶液充當(dāng)液體電極，對(duì)晶片進(jìn)行極化)。液體電極極化法利用光刻技術(shù)在晶體表面制備周期性的絕緣結(jié)構(gòu)，周期結(jié)構(gòu)中未覆蓋絕緣材料裸漏的晶體與液體電極直接接觸，在外加電場(chǎng)的作用下，發(fā)生極化反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)周期極化晶體的制備。近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶體矯頑場(chǎng)較小，通常只有100v/mm左右，十分適宜采用液體電極極化法實(shí)現(xiàn)疇結(jié)構(gòu)反轉(zhuǎn)。

17、與金屬電極極化法的區(qū)別是，金屬電極極化法電極需要選用周期性金屬薄膜電極用于導(dǎo)電。光刻有金屬電極的部分可以實(shí)現(xiàn)疇結(jié)構(gòu)反轉(zhuǎn)，未光刻電極部分不實(shí)現(xiàn)疇結(jié)構(gòu)的反轉(zhuǎn)，晶片浸泡于絕緣油內(nèi)，用于防止晶片被擊穿，同時(shí)對(duì)電極進(jìn)行保護(hù)，該方法在制備電極時(shí)需要考慮電極連接問(wèn)題，尤其在制備二維周期結(jié)構(gòu)時(shí)各個(gè)周期電極之間的連接幾乎是不可能發(fā)生的，同時(shí)由于尖端放電效應(yīng)，采用金屬電極極化法往往會(huì)出現(xiàn)疇結(jié)構(gòu)的橫向生長(zhǎng)的情況，從而影響周期結(jié)構(gòu)。液體電極極化法選用液體電極作為導(dǎo)體不需要考慮各個(gè)電極相互連接的問(wèn)題，液體電極可以為晶片反轉(zhuǎn)提供穩(wěn)定的電場(chǎng)，同時(shí)通過(guò)周期性光刻絕緣光刻膠以實(shí)現(xiàn)晶片疇結(jié)構(gòu)周期性反轉(zhuǎn)，涂有光刻膠部分疇結(jié)構(gòu)不反轉(zhuǎn)，未涂光刻膠部分的結(jié)構(gòu)由于液體電極影響實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，該周期絕緣結(jié)構(gòu)可以很好的避免尖端放電的問(wèn)題。通過(guò)液體電極極化法制備周期極化近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片，極大地降低晶片被擊穿概率，晶片制備成功率較高；同時(shí)由于采用液體電極，跳過(guò)了金屬薄膜電極的制備過(guò)程，操作簡(jiǎn)單，適宜推廣應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片的周期極化方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片的周期極化方法，其特征在于，所述近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片的厚度為0.3～1mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片的周期極化方法，其特征在于，步驟1)中所述整體極化處理和步驟3)中所述極化處理獨(dú)立的采用直流穩(wěn)壓電源，步驟1)中所述整體極化處理和步驟3)中所述極化處理的極化電壓獨(dú)立的為150～400v，極化時(shí)間獨(dú)立的為5～20min，極化電壓的升壓速率獨(dú)立的為40～100v/min。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片的周期極化方法，其特征在于，步驟3)中所述鋰鹽溶液的質(zhì)量濃度為25～26.4％。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片的周期極化方法，其特征在于，步驟3)中所述鋰鹽溶液中的鋰鹽包括氯化鋰、硫酸鋰和醋酸鋰中的一種或幾種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的一種近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片的周期極化方法，其特征在于，所述周期光刻膠的設(shè)置步驟如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片的周期極化方法，其特征在于，所述光刻膠的涂覆厚度為5～10μm；曝光處理的時(shí)間為0.4～1.5h；顯影處理時(shí)間為60～120s。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片的周期極化方法，其特征在于，所述周期光刻膠的周期規(guī)律與預(yù)制備近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片的周期極化規(guī)律相同。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于晶片極化處理技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片的周期極化方法。本發(fā)明先對(duì)近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片進(jìn)行整體極化處理；然后在近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片一側(cè)表面設(shè)置周期光刻膠；再將表面設(shè)置周期光刻膠的近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片置于鋰鹽溶液中，進(jìn)行與上述反向的極化處理，完成近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片的周期極化。本發(fā)明通過(guò)液體電極極化法制備周期極化近化學(xué)計(jì)量比鉭酸鋰晶片，極大地降低晶片被擊穿概率，提高了晶片制備的成功率；同時(shí)由于采用液體電極，跳過(guò)了金屬薄膜電極的制備過(guò)程，操作簡(jiǎn)單，適宜推廣應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：肖學(xué)峰,司佳順,黃燕,梁帥杰,張妍,許慶巖,張學(xué)鋒,張歡,馬玲玲,李維銀,馬超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北方民族大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10