[發明專利]一種基于硫系相變材料的全光開關及其制備方法

在審

• 申請號: 201711152828.9
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN108089350A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 繆向水;盧軼韜;童浩;汪毅
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01;G02F1/00;G02B1/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

1.一種基于硫系相變材料的全光開關，其特征在于，包括依次堆疊的覆蓋層薄膜(104)、硫系相變材料薄膜(103)、隔離層薄膜(102)、硅光子晶體(101)和襯底(100)。

2.如權利要求1所述的一種基于硫系相變材料的全光開關，其特征在于，所述硅光子晶體(101)包括納米多孔結構(120)，使得硅光子晶體(101)具有法諾共振效應。

3.如權利要求2所述的一種基于硫系相變材料的全光開關，其特征在于，所述納米多孔結構(120)中納米孔的半徑為50nm-90nm，孔間間距為700nm-850nm，孔深為150nm-250nm。

4.如權利要求1-3任一所述的一種基于硫系相變材料的全光開關，其特征在于，所述硫系相變材料薄膜(103)的厚度為5nm-25nm，硫系相變材料薄膜(103)為多元硫系相變材料或者多元硫系相變材料摻入雜質后形成的摻雜化合物。

5.如權利要求4所述的一種基于硫系相變材料的全光開關，其特征在于，所述多元硫系相變材料為GeTe、SbTe、Bi2Te3、GeSe、Bi2Se3、Ge2Sb2Te5或者AgInSbTe，所述雜質為C、N、O、Ag或者Cu。

6.如權利要求1-3任一所述的一種基于硫系相變材料的全光開關，其特征在于，所述隔離層薄膜(102)的厚度為15nm-40nm，隔離層薄膜(102)為SiO2薄膜或者SiNx薄膜。

7.如權利要求1-3任一所述的一種基于硫系相變材料的全光開關，其特征在于，所述覆蓋層薄膜(104)的厚度為20nm-200nm，覆蓋層薄膜(104)為SiO2/ZnS薄膜、SiO2薄膜或者SiNx薄膜。

8.如權利要求1-3任一所述的一種基于硫系相變材料的全光開關，其特征在于，所述全光開關在使用時，通過激光控制硫系相變材料薄膜(103)的狀態，調制硅光子晶體(101)的共振狀態，實現信號光透過率的調制，調制范圍為通信波段1500nm至1600nm，實現光開關。

9.如權利要求1-8任一所述的一種基于硫系相變材料的全光開關的制備方法，其特征在于，包括：

(1)在襯底上方，沉積單晶硅材料，在單晶硅材料上刻蝕納米孔形成硅光子晶體，納米孔的半徑為50nm-90nm，孔間間距為700nm-850nm，孔深為150nm-250nm；

(2)在硅光子晶體上方，沉積一層15nm-40nm厚度的隔離層薄膜；

(3)在隔離層薄膜上方，沉積一層5nm-25nm的硫系相變材料薄膜；

(4)在硫系相變材料薄膜上方，沉積一層20nm-200nm的具有防氧化性的覆蓋層薄膜，得到全光開關。

10.如權利要求9所述的一種基于硫系相變材料的全光開關的制備方法，其特征在于，所述刻蝕為電子束光刻或者離子耦合等離子體刻蝕，所述沉積為化學氣相沉積、物理氣相沉積、電子束蒸發鍍膜、脈沖激光沉積、原子層沉積、直流磁控濺射或者射頻磁控濺射。