超声振动与表面活性剂优化53.5 gr/mm硅光栅制作：低粗糙度碱性KOH工艺

在硅光栅（Silicon Echelle Grating）的制备过程中，表面粗糙度是一个关键因素，它直接影响到光栅的性能和精度。传统的蚀刻工艺中，由于产生的氢气泡形成了一层“伪面具”，这会导致刻痕平面的表面粗糙度增加，从而影响光栅的表面质量。为了改善这种情况，研究者们探索了利用超声振动（Ultrasonic Vibration）和表面活性剂（Surfactant Additive）来优化制造过程。 超声波技术的应用在于其独特的机械效应，通过高频振动能够在溶液中产生微小的空化作用，这有助于分散和去除蚀刻过程中产生的杂质，包括氢气泡。同时，超声波能增强溶液对硅表面的清洗效果，减少残留物，从而降低表面粗糙度。 在这个实验中，研究者选择了异丙醇（Isopropyl Alcohol, IPA）作为表面活性剂，它的加入可以显著降低水和硅之间的接触角，使得清洗更为有效。另外，他们还引入了2,4,7,9-四甲基-5-辛烯-4,7-二醇（2,4,7,9-Tetramethyl-5-decyne-4,7-diol, TMDD），这是一种高效的表面活性剂，能进一步提升清洗效率并降低表面粗糙度。 具体实验中，研究人员将53.5 gr/mm的硅光栅置于含有超声振动和表面活性剂的碱性氢氧化钾（KOH）溶液中进行蚀刻。结果显示，这种组合策略显著改善了光栅的表面粗糙度，提高了刻痕平面的平整度，从而有望提高硅光栅的反射效率和光谱分辨率。 这项研究揭示了超声振动与表面活性剂在硅光栅制造中的协同作用，为提高硅光栅的制造工艺提供了新的可能。这对于光谱分析、光学通信等领域具有重要的实践价值，同时也为其他微纳结构材料的精细加工提供了新的思考方向。未来的研究可能进一步探索不同频率和浓度的超声波以及不同种类的表面活性剂对硅光栅表面粗糙度的影响，以实现更优化的工艺参数。