本技术公开了利用热释电效应制备铁电晶体光学超晶格的方法、超晶格及应用,属于电子和光器件领域。该方法包括:制备携带电极图案的铁电晶体材料;将携带电极图案的铁电晶体材料进行加热,加热温度为50~200℃,在该温度范围内,携带电极图案的铁电晶体材料利用其自身的热释电性能对其极化反方向进行激发;之后进行退火步骤,退火速率为50~150℃/h;加热、退火循环1~10次后,即得。本发明通过创造新型极化工艺突破外加电场极化方法对于不同电极结构的限制,实现基于各种结构电极的不同超晶格晶体制备,进一步拓展了铁电晶体材料的应用场景和应用领域。
背景技术
铁电晶体光学超晶格是一种基于准相位匹配技术的非线性光学材料。通过铁电畴工程研制出不同微结构的光学超晶格,可以实现高效灵活的非线性频率转换,并对光场进行多维调控。光学超晶格的基本构造单元由一对正负畴组成,例如在铌酸锂、钽酸锂等铁电晶体中,正负畴中的自发极化方向分别与晶体的z轴平行及反平行。将这样的基本构造单元重复排列,就形成了一维周期的光学超晶格。如果取两组构造单元按照一定的规律进行排布,则构成了二组元的准周期光学超晶格。光学超晶格微结构可以提供丰富多样的倒格矢,补偿非线性光参量过程中因材料色散带来的波矢失配,获得高效的非线性频率转换效率。如今已经在光学整形,激光光源以及量子通讯领域呈现出巨大潜力。
目前制备光学超晶格的现有技术主要是通过外加电场法,对原生铌酸锂晶体进行退火、极化等后处理程序后,切割、磨抛加工成晶片,然后在晶片上利用微纳加工光刻技术镀上导电电极,最后施加特殊波形的电压实现对晶片铁电畴的周期性反转。
在上述现有技术的制备方法中,还存在以下技术问题。其一、其涉及工艺需要在高温下进行加压,这样不易精确控制畴结构的生长与制作,在高温下进行加压还会由于电极结构限制导致无法获得二维光学超晶格材料;其二、其所构建的用于二维光学超晶格的电极也不能完全连接回路,因此外加电场极化方案并不能满足所有类型的光学超晶格制备。
由此可见,现有技术有待于进一步改进。
实现思路