[發明專利]電泵鍵合硅基表面等離激元混合光源及其制備方法

無效

• 申請號: 201210521474.1
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN103001121A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 李艷平;冉廣照;徐萬勁;陳娓兮;秦國剛
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042;H01S5/20;H01S5/343
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 陳美章

1.一種電泵鍵合硅基表面等離激元混合光源，其特征在于包括一TM模半導體光增益結構，一基于SOI的SPP波導結構；其中，所述SPP波導結構包括一基于SOI制備的硅波導，以及依次位于所述硅波導上的金屬層、介質層；所述SPP波導結構的兩側分別依次為空隙區、鍵合層；以所述TM模半導體光增益結構中最接近光增益區的面作為鍵合面，所述TM模半導體光增益結構的光增益區與所述SPP波導結構對準后通過所述鍵合層鍵合。

2.如權利要求1所述的混合光源，其特征在于所述SPP波導結構的兩側依次設有所述金屬層、介質層；所述鍵合層位于所述SPP波導結構兩側的介質層上。

3.如權利要求1或2所述的混合光源，其特征在于所述金屬層為貴金屬層；所述介質層為低介電常數介質層；所述鍵合層包括金屬粘附層和金屬層。

4.如權利要求3所述的混合光源，其特征在于所述貴金屬層為金，厚度范圍為20nm-500nm；所述低介電常數介質層為碳化硅，厚度范圍為2nm-200nm；所述空隙區的寬度為2μm-10μm。

5.如權利要求4所述的混合光源，其特征在于所述鍵合層采用Cr/AuSn多層結構，厚度范圍為200nm-6μm；所述SPP波導結構的寬度范圍為20nm-5μm，高度范圍為200nm-6μm；所述TM模半導體光增益結構為n型InP基半導體光增益結構。

6.如權利要求1所述的混合光源，其特征在于所述TM模半導體光增益結構為InP基、GaAs基或GaN基半導體光增益結構。

7.一種電泵鍵合硅基表面等離激元混合光源制備方法，其步驟為：

1)在SOI上刻蝕出一硅波導結構；

2)依次在SOI上沉積金屬層和介質層，得到一基于SOI的SPP波導結構；

3)在SOI上甩膠、套刻，將所述SPP波導結構及其兩側設定寬度的區域用光刻膠蓋住；

4)在SOI上制備鍵合層；

5)去除SPP波導上及其兩側所述設定寬度區域的光刻膠和上面的鍵合層，得到一基于SOI

具有鍵合層和SPP波導的結構；

6)制備一TM模半導體光增益結構，以所述TM模半導體光增益結構中最接近光增益區

的面作為鍵合面，所述TM模半導體光增益結構的光增益區與所述SPP波導結構對準

后通過所述鍵合層鍵合。

8.如權利要求7所述的方法，其特征在于所述金屬層為貴金屬層；所述介質層為低介電常數介質層；所述鍵合層包括金屬粘附層和金屬層。

9.如權利要求7或8所述的方法，其特征在于所述貴金屬層為金，厚度范圍為20nm-500nm；所述低介電常數介質層為碳化硅，厚度范圍為2nm-200nm；所述鍵合層采用Cr/AuSn多層結構，厚度范圍為200nm-6μm；所述SPP波導結構的寬度范圍為20nm-5μm，高度范圍為200nm-6μm；所述設定寬度為2μm-10μm；所述TM模半導體光增益結構為n型InP基半導體光增益結構。

10.如權利要求7所述的方法，其特征在于所述TM模半導體光增益結構為InP基、GaAs基或GaN基半導體光增益結構。