一种基于半导体衬底的高效SPP耦合器及制作方法技术

本申请公开了一种基于半导体衬底的高效SPP耦合器及制作方法，其耦合器通过电流可以直接激发耦合器结构正负极加电压，使有源区发光，发光激发结构表面的非对称金属光栅结构，从而产生单向传输的SPP，SPP经由结构传输后由发射槽散射出光，使得该耦合器具有较高的单向传输比，同时，结构简单，集成性高，便于批量生产。另外，其制作方法简便易行，工艺简单，工艺兼容性较高，适用于大规模批量加工。

【技术实现步骤摘要】
一种基于半导体衬底的高效SPP耦合器及制作方法
本申请涉及耦合器
，尤其涉及一种基于半导体衬底的SPP耦合器及制作方法。
技术介绍
高容量和高速度的信息处理技术对集成芯片的微型化和高速化提出了更高需求。传统的集成电路芯片随着器件特征尺寸的缩小逐渐逼近物理极限，进而研究者提出借助光子载体高速传输的优势，将光传输集成到电子器件中以实现芯片内的信号高速传输功能。表面等离激元(SurfacePlasmonPolariton，SPP)是由外部电磁场诱导金属结构表面自由电子或束缚电子的集体振荡现象。表面等离激元能够利用光子和金属电子在纳米尺度上的相互作用，把入射光局域在金属表面亚波长的区域，实现对光的调制以及增强光与物质的相互作用，对于实现兼具极小特征尺寸和超高传输速度的集成光路具有至关重要的意义。目前的研究中主要通过外部光源激发产生SPP，因而难以实现微小化的集成器件。近几年，研究者提出利用半导体发光芯片作为SPP的激发光源，从而实现基于具有超小体积的电注入的表面等离激元器件器件。经过研究者的努力，目前已经有了一些相关的报道，然而电注入表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于半导体衬底的高效SPP耦合器，其特征在于，由下至上依次包括：衬底、半导体外延层、介质光栅层、非对称金属光栅结构、介质填充层与金属薄膜层；/n所述半导体外延层包括有源区，所述半导体外延层的上表面或内部设有钝化结构，所述钝化结构用于限定可注入电流区域；/n所述介质光栅层包括若干个等距排列的介质光栅，所述介质光栅设置在相对所述钝化结构限定的可注入电流区域之外；/n所述非对称金属光栅结构部分覆盖所述介质光栅的表面；/n所述金属薄膜层表面开有发射槽。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于半导体衬底的高效SPP耦合器，其特征在于，由下至上依次包括：衬底、半导体外延层、介质光栅层、非对称金属光栅结构、介质填充层与金属薄膜层；
所述半导体外延层包括有源区，所述半导体外延层的上表面或内部设有钝化结构，所述钝化结构用于限定可注入电流区域；
所述介质光栅层包括若干个等距排列的介质光栅，所述介质光栅设置在相对所述钝化结构限定的可注入电流区域之外；
所述非对称金属光栅结构部分覆盖所述介质光栅的表面；
所述金属薄膜层表面开有发射槽。


2.根据权利要求1所述的基于半导体衬底的高效SPP耦合器，其特征在于，所述半导体外延层还包括n型导电层与p型导电层，所述有源区设于所述n型导电层与所述p型导电层之间，所述有源区与所述p型导电层之间还设有AlAs/AlGaAs外延层，所述AlAs/AlGaAs外延层内设置所述钝化结构。


3.根据权利要求1所述的基于半导体衬底的高效SPP耦合器，其特征在于，所述介质光栅的介质材料采用光刻胶、SiO2、SiNx、ITO或AlN。


4.根据权利要求1或3所述的基于半导体衬底的高效SPP耦合器，其特征在于，所述介质光栅的介质材料的折射率为1.4～1.7，相邻的所述介质光栅之间距离为300-800nm。


5.根据权利要求1所述的基于半导体衬底的高效SPP耦合器，其特征在于，所述金属薄膜层采用金、银、铝、铜、铂、钯、镁中的一种或合金材料，所述金属薄膜层厚度为10～200nm。


6.一种基于半导体衬底的高效SPP耦合器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101：在衬底上形成半导体外延层，其中，所述半导体外延层包括有源区；
S102：在所述衬底的背面形成第一电极；
S103：在所述半导体外延层上表面或内部形成钝化结构，从而限定可注入电流区域；
S104：在所述半导体外延层上形成具有若干个等距排列的介质光栅的介质光栅层，所述介质光栅设置在相对所述钝化结构限定的可注入电流区域之外；
S105：在所述介质光栅层上形成非对称金属光栅结构，所述非对称金属光栅结构部分覆盖所述介质光栅的表面；
S106：在所述非对称金属光栅结构的所在空间填充介质并形成介质填充层，所述介质填充层覆盖所述非对称金属光栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文杰，卓青霞，刘怡俊，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44