[发明专利]利用纳米硅和二氧化硅界面态来提高非线性光学性能的方法

权利要求书

1.利用纳米硅和二氧化硅界面态来提高非线性光学性能的方法，其特征是包括以下步骤；

1）利用等离子体增强化学气相淀积技术在单晶硅衬底或者石英衬底制备非晶硅/二氧化硅交替的多层薄膜，非晶硅/二氧化硅的层数一般为4-16层，通过控制非晶硅的生长时间及原位等离子氧化时间来控制非晶硅子层和二氧化硅子层的厚度；

等离子体增强化学气相淀积非晶硅子层：通过分解硅烷气体来沉积非晶硅子层，通过原位等离子氧化非晶硅子层来制备二氧化硅子层，氧化气体是高纯氧气(99.999%)；如此交替生长，最后制备得到非晶硅/二氧化硅多层薄膜，通过控制硅烷分解的时间以及等离子氧化的时间，来分别控制非晶硅和二氧化硅的厚度；

单晶硅衬底或者石英衬底温度维持在250±5℃；非晶硅生长时间从15秒到40秒之间变化，氧化时间可以从60秒到120秒；

控制非晶硅子层和二氧化硅子层厚度，随后形成纳米硅量子点时获得尺寸和密度不同的材料；

2）对非晶硅/二氧化硅多层薄膜进行热退火处理；在退火前，首先要对样品进行脱氢处理，以防止薄膜在高温退火中破裂，脱氢时间为1小时，脱氢温度可以在350-450℃的范围内选择；其后在800℃-1000℃的温度范围内对生长的样品进行30-90分钟的后退火。

2.根据权利要求1所述的利用纳米硅和二氧化硅界面态来提高非线性光学性能的方法，其特征是衬底进行预处理，即生长薄膜前先用氩气对单晶硅衬底或者石英衬底表面进行预处理，射频电源功率为50W，时间为5分钟。

3.根据权利要求1所述的利用纳米硅和二氧化硅界面态来提高非线性光学性能的方法，其特征是非晶硅生长时间从15秒到40秒之间变化，氧化时间从60秒到120秒；随着非晶硅层厚度的减小，界面态密度会增大。