硅基热光可调谐薄膜滤波器关键技术的研究

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1、朵各种故＊赛ＩＩ硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳｂ鷄Ｔ论文题目哇基热光可调谐薄膜滤波器关键技术的妍究Ｉ＾学科专业光学工程学号１３２１０５０２１０２０作者姓名唐海华指导教师刘爽教授－：分类号密级注1UDC学位论文硅基热光可调谐薄膜滤波器关键技术的研究（题名和副题名）唐海华（作者姓名）指导教师刘爽教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业光学工程提交论文日期2016.04论文答辩日期2016.05学位授予单位和日期

2、电子科技大学2016年06月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。STUDYONTHEKEYTECHNIQUESOFSILICON-BASEDTHERMO-OPTICALTUNABLETHINFILMFILTERAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:OpticalEngineeringAuthor:HaihuaTangSupervisor:ShuangLiuSchool:Sch

3、oolofOptoelectronicInformation独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方夕ｈ，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表不谢意。作者签名；日期；年＾月么日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定

4、，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：古庙导师签名：豪平＾日期；备年月Ｗ摘要摘要硅基热光可调谐Fabry-Perot薄膜滤波器分辨率高、可调谐范围广、结构设计灵活以及成本低廉，在光通信和光传感领域有着极为可观的应用前景。多层膜滤波器结构设计、硅基单层膜的均匀性和光学性质以及多层

5、膜在制备过程中膜层微结构的变化等都是影响硅基多层膜滤波器性能的关键因素。因此，本文从理论上对滤波器的结构进行了分析与优化，从工艺上摸索了硅基单层薄膜性能的可控工艺技术，并在此基础上对多层膜DBR和薄膜滤波器的工艺制备技术进行了探究。首先，选择了合适的制备材料，从理论上对影响多层膜DBR和滤波器结构的关键因素及热光调谐效果进行了仿真分析。结果表明，两个DBR的周期数对称的滤波器能得到更好的透射性能；腔层的光学厚度和DBR的周期数越大，滤波器透射峰的FWHM越小；在温度上升150℃时，波长的调谐范围可达15nm。其次，通过

6、PECVD在不同工艺参数的a-Si:H和a-SiNx:H薄膜的制备及性能表征，研究了这两种硅基薄膜均匀性和光学性质的可控工艺技术。对于a-Si:H，薄膜均匀性和光学性质随着气体压强的增加均匀和理想，随着功率密度的增大二者的性能呈现先变优后下降的趋势；对于a-SiNx:H，均匀性和光学性质随功率密度和NH3所占比例增大的变化趋势，与a-Si:H随功率密度增大的变化趋势相似。得到了在0.17W/cm2和80Pa的工艺条件下制备的a-Si:H以及0.51W/cm2和SiH4/NH4比为1:2的工艺条件下沉积的a-SiNx:H

7、最适合红外波段薄膜滤波器的制备。之后，设计了在1550nm处高反射率多层膜DBR结构并实现了工艺上的验证。工艺结果表明，5周期的a-Si:H/a-SiNx:H结构在高反射带中的最高反射率可达99.3%；最大高反射带带宽为742nm；分析得出在SEM剖面图中第5个周期膜层出现的缺陷态是由生长温度造成；FTIR光谱图得到周期数升到5时，Si-N键所在的吸收峰明显增强，在一定程度上从微结构组分改变的角度解释了缺陷态的形成。最后，基于PECVD制备多层膜的工艺经验，设计、制备并测试了两种多层膜滤波器。腔厚为/2的结构完全达到

8、了预期的设计指标，在1546nm得到了高达075.77%的透射率，FWHM和FSR分别为45nm和354nm；腔厚为的结构除了0峰位蓝移外也基本上达到了指标；多层膜SEM剖面图中两种结构的膜层都呈现了优异的均匀性、表面粗糙度及致密度。关键词：硅基薄膜，PECVD，可控技术，介质DBR，多层膜滤波器IABSTRACTABSTRAC