[發(fā)明專利]一種非易失相變的可重構(gòu)硅基模式轉(zhuǎn)換器及制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210432149.1
• 申請日: 2022-04-22
• 公開（公告）號: CN114839715B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐銀;費耶燈;倪屹
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/14;G02B6/13
• 代理公司: 南京禹為知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 王曉東

1.一種非易失相變的可重構(gòu)硅基模式轉(zhuǎn)換器，其特征在于：

轉(zhuǎn)換器單元（100），所述轉(zhuǎn)換器單元（100）為“凸”字形結(jié)構(gòu)，其包括輸入?yún)^(qū)（101）、轉(zhuǎn)換區(qū)（102）、輸出區(qū)（103）、二氧化硅層（104）、硅襯底層（105）、石墨烯層（106）和氧化膜層（107），所述輸入?yún)^(qū)（101）設(shè)置于所述轉(zhuǎn)換器單元（100）一側(cè)，所述輸出區(qū)（103）設(shè)置于所述轉(zhuǎn)換器單元（100）另一側(cè)，所述轉(zhuǎn)換區(qū)（102）設(shè)置于所述輸入?yún)^(qū)（101）和輸出區(qū)（103）之間，所述二氧化硅層（104）設(shè)置于所述轉(zhuǎn)換器單元（100）內(nèi)部，所述硅襯底層（105）設(shè)置于所述二氧化硅層（104）下方，所述石墨烯層（106）設(shè)置于所述轉(zhuǎn)換器單元（100）上方表面，所述氧化膜層（107）設(shè)置于所述石墨烯層（106）上方，所述轉(zhuǎn)換區(qū)（102）包括設(shè)置于其兩端的第一電極（102a）和第二電極（102b），所述第一電極（102a）和第二電極（102b）均與所述石墨烯層（106）相連接，所述第一電極（102a）和第二電極（102b）均設(shè)置于所述氧化膜層（107）之下，所述轉(zhuǎn)換區(qū)（102）中間部位還包括相變波導（102c）和第一硅波導區(qū)（102d），所述相變波導（102c）設(shè)置于所述第一硅波導區(qū)（102d）內(nèi)部，所述相變波導（102c）為錐形結(jié)構(gòu)，所述相變波導（102c）與所述第一硅波導區(qū)（102d）鑲嵌固定，所述輸入?yún)^(qū)（101）包括設(shè)置于所述二氧化硅層（104）上方的第二硅波導區(qū)（101a），所述輸出區(qū)（103）包括設(shè)置于所述二氧化硅層（104）上方的第三硅波導區(qū)（103a），所述第一硅波導區(qū)（102d）設(shè)置于所述第二硅波導區(qū)（101a）與所述第三硅波導區(qū)（103a）之間，且所述第一硅波導區(qū)（102d）、第二硅波導區(qū)（101a）和第三硅波導區(qū)（103a）電性連通。

2.一種非易失相變的可重構(gòu)硅基模式轉(zhuǎn)換器的制作方法，其特征在于：包括權(quán)利要求1所述的非易失相變的可重構(gòu)硅基模式轉(zhuǎn)換器；以及，

在晶圓上構(gòu)筑硅襯底層（105）；

在硅襯底層（105）上構(gòu)筑二氧化硅層（104）；

在二氧化硅層（104）上方構(gòu)筑第一硅波導區(qū)（102d）、第二波導區(qū)（101a）和第三波導區(qū)（103a）；

在第一硅波導區(qū)（102d）內(nèi)部蝕刻梯形凹槽結(jié)構(gòu)；

在梯形凹槽結(jié)構(gòu)中填充相變波導（102c）；

在第一硅波導區(qū)（102d）上方覆蓋石墨烯層（106）；

在石墨烯層（106）上方覆蓋氧化膜層（107）。

3.如權(quán)利要求2所述的非易失相變的可重構(gòu)硅基模式轉(zhuǎn)換器的制作方法，其特征在于：所述第一硅波導區(qū)（102d）采用電子束曝光及等離子刻蝕方式在晶圓上制作而成，所述第一硅波導區(qū)（102d）厚度為220nm，寬度為1.4um，梯形凹槽結(jié)構(gòu)設(shè)置在第一硅波導區(qū)（102d）側(cè)半邊靠近邊緣位置，且長度為3.3um，上下底寬度分別為0.1um和0.32um，深度為0.22um。

4.如權(quán)利要求3所述的非易失相變的可重構(gòu)硅基模式轉(zhuǎn)換器的制作方法，其特征在于：所述相變波導（102c）通過金屬濺射工藝將相變材料硒化銻填充在梯形凹槽結(jié)構(gòu)當中形成。

5.如權(quán)利要求2~4任一所述的非易失相變的可重構(gòu)硅基模式轉(zhuǎn)換器的制作方法，其特征在于：利用第一電極（102a）和第二電極（102b）與石墨烯層（106）進行電接觸以提供驅(qū)動電壓，在石墨烯層（106）表面成長一層氧化膜層（107）。