火焰水解法快速沉积硅基二氧化硅厚膜材料的研究

摘要

用火焰水解法（FHD）在 4 英寸硅片上制备了 SiO2和 B2O3-SiO2厚膜。分别用 X 射线物相衍射法（XRD）和用扫描电子显微镜（SEM）分析了 FHD 法沉积的 SiO2和 B2O3-SiO2粉末在烧结过程中的析晶和龟裂现象。结果发现，FHD 法沉积的纯 SiO2粉末在烧结时很容易析出α-方石英晶粒，此晶粒与玻璃态 SiO2 薄膜基体之间的热膨胀系数严重失配，导致 SiO2 薄膜龟裂。在体系中掺入适量B2O3 能显著抑制这一析晶过程，制备出完全非晶态的、平整光滑没有龟裂的 SiO2 波导材料。用棱镜耦合法测得 FHD 法制备的 4 英寸硅基二氧化硅光波导材料的折射率波动小于±1.5×10-4，厚度波动小于±0.35μm，完全能够用于制备阵列波导光栅等光波导器件。