GaAs微探尖的制备、剥离与集成

论文摘要

扫描近场光学显微术（Scanning near-field optical microscopy或SNOM）是一种新型纳米尺度结构和信息研究的强有力的光电子工具。它利用局限在物体表面小于一个光波长范围内的隐失场（非辐射场）来提供物体表面结构的细节,其分辨率可远远超过经典光学的衍射极限,达到纳米尺度。它的问世不仅会促进物理、化学、生物和材料等学科的研究与发展,还将引起信息技术和生命科学的变革。SNOM最重要的潜在应用领域之一就是超高密度光信息存储。一种用于此目的的以垂直腔表面发射激光器（vertical-cavitysurface-emitting lasers或VCSEL）、PIN探测器和金字塔状微探尖三个基本单元为基础构造的微型单片集成式SNOM传感器结构已被提出。在现有的技术条件下,仍需解决的关键问题有两个:一是如何制备适合SNOM的高质量的微探尖,二是怎样将微探尖制作在带有PIN探测器的VCSEL上形成集成式结构。本文介绍了选择液相外延法制备GaAs微探尖的工艺。采用不同方法制备SiO2掩膜以获得更高质量的微探尖;提出两种选择腐蚀法剥离微探尖:浓HCl选择腐蚀Al0.7Ga0.3As法剥离微探尖和氨水-双氧水腐蚀GaAs衬底法剥离微探尖。在腐蚀过程中,GaAs微探尖被掩埋在正型光刻胶里以抵抗损伤。利用扫描电子显微镜对转移后的微探尖进行表征,结果表明:通过此种方法能够成功地将GaAs微探尖与衬底剥离,并且在剥离过程中微探尖不会受到损伤;在此基础上提出粘合集成的方法实现微探尖与VCSEL的集成。实验中分别采用了正型光刻胶和UV胶进行微探尖的粘合集成,并测试了两种胶的透光情况。测试结果表明,UV胶具有非常高的透光率,更适合用于微探尖的粘合集成。实验中分别将GaAs微探尖集成到了VCSEL出光口、AFM的悬臂、光纤的端面上。SEM图片显示集成后的微探尖保持了较高的形貌质量,在粘合集成过程中没有受到明显的损伤。这些初步实验结果表明,该种方法能够实现GaAs微探尖的集成。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 2 GaAs微探尖阵列的制备
• 2.1 掩膜的制备
• 2薄膜'>2.1.1 电子束蒸发法制备SiO₂薄膜
• 2薄膜'>2.1.2 磁控溅射法制备SiO₂薄膜
• 2.2 周期性窗口的形成--光刻与腐蚀
• 2.3 选择液相外延法生长GaAs微探尖
• 2.3.1 选择液相外延法生长GaAs微探尖的原理
• 2.3.2 GaAs微探尖生长源的配置
• 2.3.3 GaAs微探尖的制备工艺
• 3 GaAs微探尖的剥离
• 0.7Ga_0.3As法剥离微探尖'>3.1 浓HCl选择腐蚀Al_0.7Ga_0.3As法剥离微探尖
• 3.2 氨水-双氧水腐蚀GaAs衬底法剥离微探尖
• 4 GaAs微探尖的粘合集成
• 4.1 GaAs微探尖与VCSEL的集成
• 4.2 GaAs微探尖与光纤端面的集成
• 5 结果与讨论
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢