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锆钛酸铅镧(PLZT)作为一种新型的电光波导材料,通过在锆钛酸铅(PZT)中掺杂镧获得良好的透明性,具有电光系数大、折射率高等优点,用其制备的集成波导电光开关具有驱动电压小、功耗低、损耗小、尺寸小、开关速度快、易于集成等优点,符合光开关向低功耗、小型化发展的趋势,成为近几年国内外研究热点。 本文首先采用有效折射率法结合光束传播法(BPM)对基于PLZT材料的开关进行了设计和优化。优化得到的光开关驱动电压为5V,串扰为-57.13 dB。 本文接着对PLZT电光开关缓冲层、芯层以及上包层的制备工艺进行了详细研究,采用射频磁控溅射法研究了基底温度、退火等工艺条件对PLZT薄膜成膜质量的影响,分别制备出了缓冲层PLZT(11/65/35)薄膜和芯层PLZT(8/65/35)薄膜,确定出最佳溅射及退火条件。通过优化工艺成功制备出厚度为3.4μm、表面平整度小于30nm的双组份PLZT钙钛矿结构薄膜,并测得PLZT(11/65/35)和PLZT(8/65/35)薄膜在1550nm波长处的折射率分别为2.3810和2.4029。我们还利用射频磁控溅射法制备出了SiO2上包层,500nm厚度的SiO2薄膜在1550nm波长处折射率为1.4642,透过率为99.288%。 本文最后展开了PLZT光开关电极的制备研究。采用直流磁控溅射法制备了光电性能良好的ITO透明导电薄膜,研究了氧气含量、基底温度、溅射压强等工艺参数对1550nm处薄膜透过率和电阻率的影响。研究结果表明,优化工艺下制备的薄膜的电阻率为3.202×10-4Ω·cm,1550nm处薄膜的透过率为79.00%,薄膜表面粗糙度小于30 nm。之后,通过湿法腐蚀和lift-off剥离两种方法制备出了PLZT电光开关的电极,并对两种工艺进行了对比,确定出了最佳的PLZT电光开关的电极制备工艺参数。