复合单晶薄膜制造技术

提供了一种复合单晶薄膜，所述复合单晶薄膜可以包括以下七层结构：衬底；第一过渡层，位于衬底上；第一隔离层，位于第一过渡层上；第二过渡层，位于第一隔离层上；第一薄膜层，位于第二过渡层上；第三过渡层，位于第一薄膜层上；以及第二薄膜层，位于第三过渡层上，其中，第一过渡层、第二过渡层和第三过渡层可以包括H和Ar。

【技术实现步骤摘要】
复合单晶薄膜
本专利技术涉及一种复合单晶薄膜。
技术介绍
铌酸锂、钽酸锂单晶薄膜具有优良的非线性光学特性、电光特性、声光特性，在光信号处理、信息存储等方面具有广泛的应用。硅材料因其优异的电学特性，成为目前半导体行业应用最多的材料。但是，由于硅材料在光学方面性能的缺失，限制了其在光电领域的应用。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述技术难题，本专利技术的目的在于提供一种结合了铌酸锂或钽酸锂单晶薄膜与硅材料两者的优势的复合单晶薄膜，所述复合单晶薄膜可同时利用铌酸锂或钽酸锂单晶薄膜的光学特性和硅单晶薄膜的电学特性，获得性能优异的器件。所述复合单晶薄膜可以实现稳定、有效的工业化生产，具有非常广阔的应用前景。根据本专利技术，提供了一种复合单晶薄膜，所述复合单晶薄膜可以包括以下七层结构：衬底；第一过渡层，位于衬底上；第一隔离层，位于第一过渡层上；第二过渡层，位于第一隔离层上；第一薄膜层，位于第二过渡层上；第三过渡层，位于第一薄膜层上；以及第二薄膜层，位于第三过渡层上，其中，第一过渡层、第二过渡层和第三过渡层可以包括H和Ar。根据本专利技术的实施例，复合单晶薄膜还可以包括位于第一薄膜层与第二薄膜层之间的第二隔离层，并且第一隔离层和第二隔离层可以均为二氧化硅层或氮化硅层，其厚度可以均为0.005μm至4μm。根据本专利技术的实施例，第一过渡层、第二过渡层和第三过渡层中的H的浓度可以为1×1019原子/cc至1×1022原子/cc，第一过渡层、第二过渡层和第三过渡层中的Ar的浓度可以为1×1020原子/cc至1×1023原子/cc。根据本专利技术的实施例，第二过渡层中的H的浓度可以分别高于第一隔离层和第一薄膜层中的H的浓度，第三过渡层中的H的浓度可以分别高于第一薄膜层和第二薄膜层中的H的浓度。根据本专利技术的实施例，第一过渡层的厚度可以为0.5nm～15nm，第二过渡层的厚度可以为0.5nm～10nm，第三过渡层的厚度可以为0.5nm～15nm。根据本专利技术的实施例，第三过渡层可以包括与第一薄膜层相邻的第一子过渡层和与第二薄膜层相邻的第二子过渡层。在第一子过渡层中，第一薄膜层的元素的浓度可以高于第二薄膜层中的元素的浓度，并且第一薄膜层的元素的浓度可以从第一子过渡层向第二子过渡层逐渐降低。在第二子过渡层中，第二薄膜层的元素的浓度可以高于第一薄膜层的元素的浓度，并且第二薄膜层的元素的浓度可以从第二子过渡层向第一子过渡层逐渐降低。根据本专利技术的实施例，第一薄膜层和第二薄膜层可以均为具有纳米级厚度的单晶薄膜，其厚度可以为10nm～2000nm。根据本专利技术的实施例，第一薄膜层可以为铌酸锂单晶薄膜或钽酸锂单晶薄膜，第二薄膜层可以为硅单晶薄膜。根据本专利技术的实施例，第三过渡层可以包含：Si，遍布整个第三过渡层，并且Si的浓度从硅单晶薄膜层向铌酸锂单晶薄膜或钽酸锂单晶薄膜层逐渐降低；Ta或Nb，未遍布整个第三过渡层，并且Ta或Nb的浓度从铌酸锂单晶薄膜或钽酸锂单晶薄膜层向硅单晶薄膜层逐渐降低。根据本专利技术的实施例，衬底可以为硅衬底、铌酸锂衬底或钽酸锂衬底，衬底的厚度可以为0.1mm～1mm。附图说明通过以下结合附图对实施例的描述，这些和/或其它方面将变得清楚且更容易理解，在附图中：图1是示出了根据本专利技术的实施例的复合单晶薄膜的结构的示意图；图2是示出了根据本专利技术的实施例的复合单晶薄膜的透射电子显微镜(TEM)图；图3是图2中示出的区域A的放大图；图4是图2中示出的区域A的元素分布图；图5是图2中示出的区域B的放大图；图6是图2中示出的区域B的元素分布图；图7是图2中示出的区域C的放大图；图8是图2中示出的区域C的元素分布图；以及图9是示出了图2中示出的区域A和区域B的二次离子质谱图(SIMS)图。具体实施方式现在将参照附图更充分地描述本专利技术的实施例，在附图中示出了本专利技术的实施例。然而，本专利技术可以以许多不同的形式实施，而不应被解释为局限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且这些实施例将向本领域的普通技术人员充分地传达本专利技术的实施例的构思。在下面详细的描述中，通过示例的方式阐述了多处具体的细节，以提供对相关教导的充分理解。然而，本领域技术人员应该清楚的是，可以实践本教导而无需这样的细节。在其它情况下，以相对高的层次而没有细节地描述了公知的方法、步骤和组件，以避免使本教导的多个方面不必要地变得模糊。附图中的同样的标号表示同样的元件，因此将不重复对它们的描述。在附图中，为了清晰起见，可能会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。现在将在下文中参照附图更充分地描述本专利技术。图1是示出了根据本专利技术的实施例的复合单晶薄膜的结构的示意图。参照图1，根据本专利技术的实施例的复合单晶薄膜可以包括：衬底110；第一过渡层115，位于衬底110上；第一隔离层120，位于第一过渡层115上；第二过渡层125，位于第一隔离层120上；第一薄膜层130，位于第二过渡层125上；第三过渡层135，位于第一薄膜层130上；以及第二薄膜层140，位于第三过渡层135上。根据本专利技术的实施例，复合单晶薄膜可以制备为晶圆，其直径可以为2英寸～12英寸。根据本专利技术的实施例，复合单晶薄膜的衬底110可以主要起到支撑作用。根据本专利技术的实施例，衬底110可以为硅衬底、铌酸锂衬底或钽酸锂衬底，但是本专利技术不限于此，而是可以选用其它适合的材料制成。此外，根据本专利技术的实施例的衬底110的厚度可以为0.1mm～1mm。优选地，衬底110的厚度可以为0.1mm～0.2mm、0.3mm～0.5mm或0.2mm～0.5mm。根据本专利技术的实施例，复合单晶薄膜的第一隔离层120用于将衬底110与第一薄膜层130分隔开。由于诸如硅的衬底110的折射率大于铌酸锂单晶薄膜或钽酸锂单晶薄膜的折射率，且此两种材料的折射率均大于二氧化硅或氮化硅的折射率，因此可以使用二氧化硅或氮化硅制成第一隔离层120，以将铌酸锂单晶薄膜或钽酸锂单晶薄膜与衬底分隔开，从而避免铌酸锂单晶薄膜或钽酸锂单晶薄膜的光场错误地耦合到衬底110中。根据本专利技术的实施例，第一隔离层120可以由折射率小于衬底110的折射率和第一薄膜层130的折射率的材料(例如，二氧化硅或氮化硅)制成，但是本专利技术不限于此。根据本专利技术的实施例，第一隔离层120的厚度可以为0.005μm至4μm，优选地，为100nm至2μm。根据本专利技术的另一实施例，复合单晶薄膜还可以包括位于第一薄膜层130与第二薄膜层140之间的第二隔离层(未示出)，第二隔离层可以是二氧化硅层或氮化硅层，并且第二隔离层的厚度可以为0.005μm至4μm，优选地，为100nm至2μm，但是本专利技术不限于此。第二隔离层不仅对第一薄膜层130和第二薄膜层140起到光学隔离的作用，还可以阻止第一薄膜层130的元素与第二薄膜层140的元素的互相扩散，避免第一薄膜层130与第二薄膜层140受到杂质污染，保证第一薄膜层130与第二薄膜层140的质量，从而确保第一薄膜层130与第二薄膜层140的特性不受影响。根据本专利技术的实施例，第一隔离层120和第二隔离层可以通过诸如沉积和氧化等的方法分别形成在衬底110和第一薄膜层130或第二薄膜层140上，但是本专利技术不限于此。根据本专利技术的实施例，复合单晶薄膜包括具有不同材料的第一薄膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合单晶薄膜，所述复合单晶薄膜包括：衬底；第一过渡层，位于衬底上；第一隔离层，位于第一过渡层上；第二过渡层，位于第一隔离层上；第一薄膜层，位于第二过渡层上；第三过渡层，位于第一薄膜层上；以及第二薄膜层，位于第三过渡层上，其中，第一过渡层、第二过渡层和第三过渡层包括H和Ar。

【技术特征摘要】
1.一种复合单晶薄膜，所述复合单晶薄膜包括：衬底；第一过渡层，位于衬底上；第一隔离层，位于第一过渡层上；第二过渡层，位于第一隔离层上；第一薄膜层，位于第二过渡层上；第三过渡层，位于第一薄膜层上；以及第二薄膜层，位于第三过渡层上，其中，第一过渡层、第二过渡层和第三过渡层包括H和Ar。2.根据权利要求1所述的复合单晶薄膜，其中，所述复合单晶薄膜还包括位于第一薄膜层与第二薄膜层之间的第二隔离层，并且第一隔离层和第二隔离层为二氧化硅层或氮化硅层，其厚度为0.005μm至4μm。3.根据权利要求1所述的复合单晶薄膜，其中，第一过渡层、第二过渡层和第三过渡层中的H的浓度为1×1019原子/cc至1×1022原子/cc，第一过渡层、第二过渡层和第三过渡层中的Ar的浓度为1×1020原子/cc至1×1023原子/cc。4.根据权利要求1所述的复合单晶薄膜，其中，第二过渡层中的H的浓度分别高于第一隔离层和第一薄膜层中的H的浓度，第三过渡层中的H的浓度分别高于第一薄膜层和第二薄膜层中的H的浓度。5.根据权利要求1所述的复合单晶薄膜，其中，第一过渡层的厚度为0.5nm～15nm，第二过渡层的厚度为0.5nm～10nm，第三过渡层的厚度为0.5n...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱厚彬，李真宇，胡文，胡卉，李洋洋，
申请(专利权)人：济南晶正电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37