Abstract
本研究內容是利用溶凝膠(sol-gel)法在熔融石英玻璃(fused silica)基板上製作出掺鍺的二氧化矽(GeO2-SiO2)薄膜，然後對覆膜的基板進行熱極化處理(thermal poling)實驗，使之產生非線性的特性。實驗首先將矽酸乙酯(Si(OC2H5)4，簡稱TEOS)、水(pH=1)、乙醇以及第四丁氧基鍺(Ge(OC4H9)4)等起始原料，按照ㄧ定比例及流程分別調配出二氧化矽溶膠(SiO2 sol)以及掺鍺的二氧化矽溶膠(GeO2-SiO2 sol)，然後利用旋轉塗佈(spin coating)的方式在矽基板以及熔融石英玻璃(fused silica)基板上進行覆膜實驗。在覆膜的實驗過程中克服了許多薄膜製作上的問題，諸如單層膜在經過高溫烘烤(baking)之後會產生裂痕(cracks)、鍍出來的膜表面不平有放射狀條紋…等，而得到理想的單層SiO2膜以及GeO2-SiO2膜。 而在製作厚膜的實驗中，我們採取多次鍍膜(Multi-coating)的方式，在每鍍完一層膜後就將樣品放入烤箱低溫烘烤(稱為乾燥(drying))，等鍍到足夠的層數，再將樣品拿進烤箱進行高溫烘烤。目前SiO2膜在最佳的製程條件下可以鍍出四層而不裂的膜；而在GeO2-SiO2膜方面，則最多可鍍到五層而不裂的樣品出來。利用光譜儀以及稜鏡耦合測量儀(prism coupler)來量測這些製作出來的厚膜樣品，結果發現膜的厚度不夠厚，關於膜厚、折射率等光學特性無法確實得知，而目前所能鍍出最厚的GeO2-SiO2膜由於其膜厚仍是不夠厚而無法形成波導。 最後，對於覆膜的樣品進行熱極化處理(thermal poling)，熱極化的條件為275 oC,5KV,60min，而熱極化處理完的樣品利用Maker’s fringe裝置來量測其非線性的強度，比較不同覆膜厚度的樣品以及玻璃基板在經由熱極化處理後所產生的非線性強度。從目前的結果觀察，有覆膜的樣品其非線性強度並沒有比基板來得高，無法確認膜上是否有非線性的特性存在。