[發(fā)明專利]非易失性的光開關(guān)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810113552.1
• 申請(qǐng)日: 2018-02-05
• 公開（公告）號(hào): CN108303811A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱鑫宇;余輝;李燕;楊建義;江曉清
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G02F1/01
• 分類號(hào): G02F1/01
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

本發(fā)明公開了一種非易失性的光開關(guān)。石墨烯層、遂穿層/絕緣阻擋層自下而上依次生長(zhǎng)于襯底上，且遂穿層/絕緣阻擋層包覆在石墨烯層外，遂穿層/絕緣阻擋層上面兩端分別有源極和漏極。石墨烯作為電荷存儲(chǔ)層，由于浮柵結(jié)構(gòu)的非易失存儲(chǔ)特性和石墨烯材料的超強(qiáng)電光效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光波的非易失性調(diào)控；設(shè)計(jì)圖形化的石墨烯層對(duì)于特定入射頻率的光產(chǎn)生諧振，增強(qiáng)石墨烯與光波的相互作用；采用功函數(shù)不同的金屬或者導(dǎo)電材料構(gòu)成的兩電極，或與遂穿層/阻擋層接觸面積不同的功函數(shù)相同的金屬或者導(dǎo)電材料構(gòu)成的兩電極，能降低器件的工作電壓，提高器件適用范圍，降低系統(tǒng)的能耗和散熱。本發(fā)明應(yīng)用于光開關(guān)、光通信、光網(wǎng)絡(luò)、光互連以及空間光路由等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光開關(guān)，特別是涉及一種非易失性的光開關(guān)。

背景技術(shù)

隨著人們對(duì)于信息的傳輸和處理速度的需求越來越大，通信數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量快速增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的電學(xué)器件在不斷集成化的過程中由于電子傳輸本身具有的局限性使得其在數(shù)據(jù)傳輸速度、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量、抗干擾性等方面的發(fā)展上受到了限制。

光子具有超快、相干性強(qiáng)、可載信息量大等獨(dú)特的性質(zhì)，在許多方面很好地克服了電子傳輸?shù)闹T多不足，而基于光波的光信息傳輸、光通信技術(shù)的不斷發(fā)展已經(jīng)證明了光波作為信息載體的優(yōu)越性。隨著集成程度的提高和通信系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)于器件乃至整個(gè)系統(tǒng)更低能耗的需求也在隨著對(duì)更大數(shù)據(jù)吞吐量需求的增長(zhǎng)而快速提高。在光學(xué)信息傳輸過程中因?yàn)橐掷m(xù)加電壓才可以保持器件的工作狀態(tài)，造成光信息傳輸系統(tǒng)的能量損耗大和散熱等方面的問題。

在電學(xué)方面，非易失性的存儲(chǔ)單元已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，非易失性存儲(chǔ)單元，在撤去工作電壓后，內(nèi)部在通電時(shí)維持的電學(xué)性質(zhì)仍舊繼續(xù)保存，可以很好的降低器件的功耗。

近年來，由于石墨烯具有良好的電學(xué)、光學(xué)特性得到業(yè)界越來越多的關(guān)注。由于石墨烯的電光特性，即在不同的外加電壓下具有不同的光學(xué)電導(dǎo)率，改變了石墨烯對(duì)于入射光的透射率。而且，在外部施加較小的電壓，就可以引起石墨烯材料較大的光學(xué)電導(dǎo)率變化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種非易失性的光開關(guān)，借助浮柵結(jié)構(gòu)的非易失性存儲(chǔ)特性和石墨烯材料的超強(qiáng)電光效應(yīng)，完整的石墨烯層或是刻蝕成一定圖形化的石墨烯層可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光波的非易失性調(diào)控，在斷電的情況下，還可以維持原來的光學(xué)性質(zhì)。通過設(shè)計(jì)使得圖形化的石墨烯層對(duì)于特定入射頻率的光產(chǎn)生諧振，增強(qiáng)石墨烯與光波的相互作用，并減小電荷泄漏的概率。

由功函數(shù)不同的金屬或者導(dǎo)電材料構(gòu)成的兩端口電極，可以形成不對(duì)稱的能帶結(jié)構(gòu)，使得兩端的隧穿概率不同，從而保證電荷的順利寫入和擦除。或是由與遂穿層/絕緣阻擋層接觸面積不同的功函數(shù)相同的的金屬或者導(dǎo)電材料構(gòu)成兩端口電極，接觸面積不同，導(dǎo)致源極和漏極兩端口的遂穿電荷濃度不同，從而保證電荷的順利寫入和擦除。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明包括襯底、遂穿層/絕緣阻擋層、石墨烯層、條形源極和條形漏極；石墨烯層、遂穿層/絕緣阻擋層自下而上依次生長(zhǎng)于襯底上，且遂穿層/絕緣阻擋層(包覆在石墨烯層外，遂穿層/絕緣阻擋層上面兩端分別有條形源極和條形漏極，條形源極和條形漏極覆蓋在短邊整個(gè)石墨烯層上。

所述石墨烯層為整片完整的石墨烯層或是圖形化的石墨烯層。

所述圖形化的石墨烯層為矩形陣列石墨烯層或圓孔陣列石墨烯層。

所述石墨烯層能增強(qiáng)光電效應(yīng)。

所述條形源極和條形漏極材料相同，為功函數(shù)相同的金屬或者導(dǎo)電材料，且條形源極面積應(yīng)小于條形漏極面積。

所述條形源極和條形漏極為不相同的功函數(shù)不同的金屬或者導(dǎo)電材料，且條形源極面積與條形漏極面積相同或不相同。

本發(fā)明具有的有益效果是：