[发明专利]一种原子磁光阱芯片及加工方法

权利要求书

1.一种原子磁光阱芯片，包括硅晶片，硅晶片为多晶硅或单晶硅材料的正方形片材，其特征在于：

所述的硅晶片上布置有反射腔和三维磁场线圈；

所述的反射腔为硅晶片顶面中心向下开设的球缺形凹槽；

所述的三维磁场线圈包括嵌在硅晶片顶面的上磁场线圈组和嵌在硅晶片底面的下磁场线圈组；

所述的上磁场线圈组包括四个均布在反射腔周围的椭圆形金属环，椭圆形金属环相对反射腔的远端具有开口，形成四个对称布置的开放式椭圆形金属线圈；

所述的下磁场线圈组包括两个与反射腔同心的金属圆环，其中内环的投影在四个椭圆形金属环的最小围合空间范围内，内、外金属圆环在同一角度具有开口，形成两个同心布置的开放式圆形金属线圈。

2.加工如权利要求1所述原子磁光阱芯片的方法，其特征在于，具体步骤是：

步骤(1)选用常规且能够利用微纳加工技术加工的硅晶材料作为样品晶体，清洗干净；所述的硅晶材料为多晶硅或单晶硅；

步骤(2)利用化学沉积的方法，在样品晶体的两面表面分别沉积厚度为200nm～350nm的抗腐蚀保护层；

步骤(3)按照设计，通过光刻方法在一面抗腐蚀保护层的中心位置刻出圆环；

步骤(4)利用离子束蚀刻的方法，去除圆环内的抗腐蚀保护层，露出样品晶体，形成圆形的刻蚀槽；

步骤(5)将具有刻蚀槽的样品晶体浸入HNA溶液中，HNA溶液对样本晶体各向同性腐蚀，形成球缺形的弧面槽；所述的HNA溶液为按照2:5:2比例的氢氟酸、硝酸、醋酸混合液；

步骤(6)取出具有弧面槽的样品晶体，放入ICP刻蚀机，弧面槽的球冠面在SF₆气氛中利用等离子体刻蚀方法进行抛光；

步骤(7)将样品晶体浸入抗腐蚀保护层材料的选择性腐蚀液，去除两面抗腐蚀保护层；

步骤(8)在结构原件具有弧面槽的一面，按照设计的上磁场线圈组形状，利用光刻方法刻在结构原件上表面蚀出四个具有缺口的椭圆环形凹槽，保留光刻胶；然后利用金属溅射方法在椭圆环形凹槽上制备出金属线条，剥离光刻胶，获得用于磁阱产生的上磁场线圈组；

步骤(9)在结构原件的另一面，按照设计的下磁场线圈组形状，利用光刻方法刻在结构原件上表面蚀出两个同心具有缺口的圆环形凹槽，保留光刻胶；然后利用金属溅射方法在圆环形凹槽上制备出金属线条，剥离光刻胶，获得用于磁阱产生的下磁场线圈组。

3.如权利要求2所述的加工如权利要求1所述原子磁光阱芯片的方法，其特征在于：所述的抗腐蚀保护层材料为氮化硅或二氧化硅。

4.如权利要求2所述的加工如权利要求1所述原子磁光阱芯片的方法，其特征在于：所述的抗腐蚀保护层材料的选择性腐蚀液只对抗腐蚀保护层材料进行腐蚀。