以集成光电子和光学器件用的SiO2和Al2O3薄膜为对象,首先合成硅和铝的金属配位化合物,使这种化合物具有紫外感光性,以此为原料用溶胶-凝胶法制备具有紫外感光性和高度光学分辨率的SiO2基和Al2O3基凝胶薄膜,并使薄膜的厚度达到5微米以上或光学分辨率达到2000条线/毫米。利用薄膜自身的感光特性结合紫外光照、有机溶洗、热处理制备光导薄膜微细图形。进一步采用多束紫外激光干涉法探讨高密度无机薄膜光栅,二维格子和二维光学阵列制备新方法。这一方法与传统微细图形制备最大的区别是无需光致抗蚀剂,无需干法或湿法刻蚀,而是利用薄膜自身的感光性。通过选择合适的金属配位体不仅可以调整薄膜的厚度,也可调整薄膜的感光度和光学分辨率。厚膜微细图形在集成光学器件,等离子显示器基板障壁等方面有重要应用,高分辨率薄膜结和紫外激光干涉可以获得纳米级的光学阵列格点,对于探索新型高密度光栅和微型光电子器件的制备具有重要意义。
该课题以集成光学和集成光电子用功能薄膜的微细图形化新方法为研究对象,合成了一系列具有感光性的金属配位化合物,并将其用于溶胶-凝胶法,创造性地发展了"感光溶胶-凝胶法"。利用感光溶胶-凝胶法自身的感光特性,可以获得传统方法难以获得或难以达到的无机功能薄膜的微细图形,进一步研究了这种新方法在光电功能器件中应用的可行性,最具代表性的成果表现在以下几个方面1.采用新的微细图形方法制备了线密度达到3300条线/mm的高密度全陶瓷光栅、周期为1μm的2D布拉格光栅、以及格点尺寸达到500nm的较大面积的光学阵列。2.制备了格点尺寸达到500nm的PZT铁电阵列,研究了纳米格点阵列的铁电性能,这些研究结果对发展新一代非制冷红外探测器具有重要意义。3.发展了新的高温超导薄膜微细图形化方法,研究了微图形化后YBCO薄膜的超导特性,克服了传统方法导致薄膜超导性能退化的缺点。4.研究了适合于硅基板的包层和波导材料,发展了一种新的硅基平面光波导制备方法,可以制备出厚度达到10μm以上的波导包层和波导光栅,并在硅基板上制备了波导分光器件,通光实验表明这种分光器分光效果良好。该课题申报专利3件,发表论文25篇。