[發明專利]石墨烯的低折射率差波導調制器及制備方法

無效

• 申請號: 201310380432.5
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN103439807A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 尹偉紅;韓勤;楊曉紅;李彬;崔榮;呂倩倩
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G02F1/025
• 分類號: G02F1/025
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 湯保平

1.一種石墨烯電吸收低折射率差波導調制器，包括：

一襯底；

一下包層，其制作在襯底上；

一波導芯層，其制作在下包層上的中間部位，形成脊形結構；

一ITO透明電極，其制作在波導芯層上及兩側，并覆蓋暴露的下包層的上表面；

一下絕緣介質層，其制作在ITO下電極的表面，該脊形結構的一側，該絕緣介質層為斷開狀，形成一窗口；

一單層石墨烯薄膜，其制作在下絕緣介質層上；

一金屬電極，其制作在脊形結構一側，遠離窗口的另一側的單層石墨烯薄膜上，該金屬電極與脊形結構有一預定距離，該距離大于800nm；

一上絕緣介質層，其制作在脊形結構上的單層石墨烯薄膜上；

一高折射率氧化硅層，其制作在上絕緣介質層上。

2.根據權利要求1所述的石墨烯電吸收低折射率差波導調制器，其中所述下包層的材料為低折射率的氧化硅，其折射率為1.445，厚度為15—20微米。

3.根據權利要求1所述的石墨烯電吸收低折射率差波導調制器，其中所述波導芯層和氧化硅層的材料為高折射率氧化硅，其折射率為1.4558，波導芯層和氧化硅層的厚度之和為4微米，寬度均為6微米。

4.根據權利要求1所述的石墨烯電吸收低折射率差波導調制器，其中所述ITO透明電極的材料為銦錫氧化物，其厚度滿足nd=(2m+1)λ，其中，n為折射率，d為厚度，m為整數常數，λ為入射光波長。

5.根據權利要求1所述的石墨烯電吸收低折射率差波導調制器，其中所述下絕緣介質層的材料為六方氮化硼、Al₂O₃或Ta₂O₃，厚度為7-15nm。

6.根據權利要求1所述的石墨烯電吸收低折射率差波導調制器，其中所述金屬電極的材料為金屬Pd、Pt、Ti、Cu或Al，或及其組合。

7.一種石墨烯電吸收低折射率差波導調制器的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：在一襯底上，生長一下包層；

步驟2：在下包層上，生長一波導芯層；

步驟3：采用刻蝕的方法，去掉波導芯層兩側的部分，形成脊形結構；

步驟4：在波導芯層上及兩側生長一ITO透明電極，該ITO透明電極并覆蓋暴露的下包層的上表面；

步驟5：在ITO下電極的表面，生長一下絕緣介質層；

步驟6：采用刻蝕的方法，在脊形結構的一側刻蝕絕下緣介質層，形成窗口；

步驟7：在下絕緣介質層上，轉移一單層石墨烯薄膜；

步驟8：在單層石墨烯薄膜上，遠離窗口的另一側生長一金屬電極，該金屬電極與脊形結構有一預定距離，該距離大于800nm；

步驟9：在脊形結構上的單層石墨烯薄膜上，生長一上絕緣介質層；

步驟10：在上絕緣介質層生長一高折射率氧化硅層，完成制備。

8.根據權利要求7所述的石墨烯電吸收低折射率差波導調制器的制備方法，其中所述下包層的材料為低折射率的氧化硅，其折射率為1.445，厚度為15—20微米。

9.根據權利要求7所述的石墨烯電吸收低折射率差波導調制器的制備方法，其中所述波導芯層和氧化硅層的材料為高折射率氧化硅，其折射率為1.4558，波導芯層和氧化硅層的厚度之和為4微米，寬度均為6微米。

10.根據權利要求7所述的石墨烯電吸收低折射率差波導調制器的制備方法，其中所述ITO透明電極的材料為銦錫氧化物，其厚度滿足nd=(2m+1)λ，其中，n為折射率，d為厚度，m為整數常數，λ為入射光波長。

11.根據權利要求7所述的石墨烯電吸收低折射率差波導調制器的制備方法，其中所述下絕緣介質層的材料為六方氮化硼、Al₂O₃或Ta₂O₃，厚度為715nm。

12.根據權利要求7所述的石墨烯電吸收低折射率差波導調制器的制備方法，其中所述金屬電極的材料為金屬Pd、Pt、Ti、Cu或Al，或及其組合。