空间光调制器及其制备方法技术

本公开提供一种空间光调制器及其制备方法，空间光调制器包括：绝缘调制层；上导电调制层，设置于绝缘调制层表面，包括多个调制电极；下导电调制层，设置于上导电调制层上且与绝缘调制层所在表面相对的表面，包括多个与多个调制电极配合的配合电极；一个调制电极和与该调制电极配合的一个配合电极形成一个像素单元，像素单元被配置为通过改变施加在像素单元的调制电极与配合电极之间的电压，控制上导电调制层上像素单元所在区域的载流子积累到上导电调制层和绝缘调制层的界面处，以及下导电调制层上像素单元所在区域的载流子积累到下导电调制层和绝缘调制层的界面处。该空间光调制器能够实现像素单元的光调制功能，提高调制速度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
空间光调制器及其制备方法


[0001]涉及光学
，尤其涉及一种空间光调制器及其制备方法。

技术介绍

[0002]光学器件是光学信息处理技术的重要组成部分，其利用光波承载信息，采用并行方式处理信息，具有信息容量大、信息处理速度快的优点。光学器件在飞速发展的信息时代具有重要的应用价值，在光通信、生物传感器、光学计算机和数字全息成像等领域具有重要作用。
[0003]现有使用较广的空间光调制器的结构比较复杂，包含有机材料，稳定性较低。由于材料和结构的性能限制，空间光调制器存在调制速度低的缺点。目前，空间光调制器的种类主要是液晶空间光调制器。液晶空间光调制器的主要功能材料是液晶，还包括导向层和封框胶。封框胶等连接结构容易移动，存在固定稳定性弱的问题。液晶的使用温度通常不超过50℃。液晶、导向层和封框胶都是温度稳定性较低的有机物，在光照和较高温度下使用容易老化，存在使用温度低、使用寿命短的问题。液晶空间光调制器的调制机理通常采用液晶的电致双折射效应，由于液晶材料、液晶层的厚度的最小均匀性和液晶层最小厚度的限制，液晶空间光调制器存在调制速度低的缺点，调制速度通常在百赫兹量级。
[0004]由于液晶空间光调制器的结构零件比较多，因此液晶空间光调制器的制备步骤通常包括硅基互补金属氧化物半导体集成电路的制备步骤和液晶面板贴合封装的步骤，步骤次数较多。制备步骤的图形化的次数比较多、对准偏差较大，使得液晶空间光调制器的制备方法加工步骤多、加工难度高、生产成本高和成品率低。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，提供一种空间光调制器及其制备方法，用于至少部分解决上述技术问题。
[0006]基于此，实施例的第一方面提供一种空间光调制器，包括：绝缘调制层；上导电调制层，设置于绝缘调制层表面，包括多个调制电极；下导电调制层，设置于上导电调制层上且与绝缘调制层所在表面相对的表面，包括多个与多个调制电极配合的配合电极；其中，一个调制电极和与该调制电极配合的一个配合电极形成一个像素单元，像素单元被配置为通过改变施加在像素单元的调制电极与配合电极之间的电压，控制上导电调制层上像素单元所在区域的载流子积累到上导电调制层和绝缘调制层的界面处，以及下导电调制层上像素单元所在区域的载流子积累到下导电调制层和绝缘调制层的界面处。
[0007]根据本公开的实施例，绝缘调制层的材料、上导电调制层的材料和下导电调制层的材料均采用无机物固体材料。
[0008]根据本公开的实施例，绝缘调制层的材料包括单晶材料、多晶材料或非晶材料，绝缘调制层的相对介电常数大于1.9；上导电调制层的材料和下导电调制层的材料均包括透明导电材料。
[0009]根据本公开的实施例，绝缘调制层的材料包括氧化铪、氧化铝、氧化硅中的至少之一；透明导电材料包括氧化铟锡、氧化锌铝、氧化锌磷中的至少之一。
[0010]根据本公开的实施例，调制电极的形状和配合电极的形状包括长方体或梯形椎体。
[0011]根据本公开的实施例，沿平行于上导电调制层与绝缘调制层交界面的方向，每个调制电极的截面的图形为矩形，矩形的边长为1nm到1mm，相邻的两个调制电极的间距为1nm到1mm；沿平行于下导电调制层与绝缘调制层交界面的方向，每个配合电极的截面的图形为矩形，矩形的边长为1nm到1mm，相邻的两个配合电极的间距为1nm到1mm。
[0012]根据本公开的实施例，上导电调制层的导电类型为p型或n型，下导电调制层的导电类型为p型或n型，上导电调制层和下导电调制层的导电类型不同。
[0013]根据本公开的实施例，绝缘调制层的厚度为1nm到200nm；上导电调制层的厚度为1nm到2000nm；下导电调制层的厚度为1nm到2000nm。
[0014]根据本公开的实施例，空间光调制器还包括：衬底，下导电调制层设置于衬底表面，其中，衬底的材料包括半导体材料或绝缘体材料。
[0015]实施例的第二方面提供一种空间光调制器的制备方法，包括：制备下导电调制层；对下导电调制层图形化，形成多个配合电极；在图形化后的下导电调制层表面制备绝缘调制层；对绝缘调制层进行图形化；在图形化后的绝缘调制层上制备上导电调制层；对上导电调制层进行图形化，形成与多个配合电极对应的多个调制电极；其中，一个调制电极和与该调制电极配合的一个配合电极形成一个像素单元，像素单元被配置为通过改变施加在像素单元的调制电极与配合电极之间的电压，控制上导电调制层上像素单元所在区域的载流子积累到上导电调制层和绝缘调制层的界面处，以及下导电调制层上像素单元所在区域的载流子积累到下导电调制层和绝缘调制层的界面处。
[0016]根据本公开的实施例，方法还包括：将与下导电调制层接触的绝缘调制层的表面进行减薄和抛光，并将相互接触的下导电调制层的表面和绝缘调制层的表面进行键合。
[0017]根据实施例提供的空间光调制器及其制备方法，至少包括以下有益效果：
[0018]由于在上导电调制层和下导电调制层制备多对相互对应的调制电极和配合电极，一个调制电极和与该调制电极配合的一个配合电极形成一个像素单元，因此，能够通过改变施加在每个像素单元的调制电极和配合电极的电压，来控制上导电调制层上像素单元所在区域的载流子积累到上导电调制层和绝缘调制层的界面处，下导电调制层上像素单元所在区域的载流子积累到下导电调制层和绝缘调制层的界面处，从而调制像素单元所在的上导电调制层和下导电调制层的光学性质，进而实现了对光波的调制。
[0019]由于空间光调制器的制备方法仅需要3次沉积和3次图形化，远远地少于现有技术中液晶空间光调制器的24个加工步骤，因此，能够简化了加工工艺，提高了生产效率，降低了生产成本。
附图说明
[0020]通过以下参照附图对实施例的描述，的上述以及其他目的、特征图像和优点将更为清楚，在附图中：
[0021]图1示意性示出了一实施例提供的空间光调制器的结构图。
[0022]图2示意性示出了实施例提供的空间光调制器的俯视图。
[0023]图3示意性示出了实施例提供的空间光调制器的仰视图。
[0024]图4示意性示出了实施例提供的空间光调制器的像素单元俯视图。
[0025]图5示意性示出了另一实施例提供的空间光调制器的结构图。
[0026]图6示意性示出了实施例提供的空间光调制器的制备方法流程图。
具体实施方式
[0027]为使得目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对进一步详细说明。显然，所描述的实施例是一部分实施例，而不是全部的实施例。基于中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于保护的范围。
[0028]在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征图像、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征图像、步骤、操作或部件。
[0029]在中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间光调制器，包括：绝缘调制层(300)；上导电调制层(400)，设置于所述绝缘调制层(300)表面，包括多个调制电极；下导电调制层(200)，设置于上导电调制层(400)上且与所述绝缘调制层(300)所在表面相对的表面，包括多个与所述多个调制电极配合的配合电极；其中，一个调制电极和与该调制电极配合的一个配合电极形成一个像素单元，所述像素单元被配置为通过改变施加在所述像素单元的所述调制电极与所述配合电极之间的电压，控制所述上导电调制层(400)上所述像素单元所在区域的载流子积累到所述上导电调制层(400)和所述绝缘调制层(300)的界面处，以及所述下导电调制层(200)上所述像素单元所在区域的载流子积累到所述下导电调制层(200)和所述绝缘调制层(300)的界面处。2.根据权利要求1所述的空间光调制器，其中，所述绝缘调制层(300)的材料、所述上导电调制层(400)的材料和所述下导电调制层(200)的材料均采用无机物固体材料。3.根据权利要求2所述的空间光调制器，其中，所述绝缘调制层(300)的材料包括单晶材料、多晶材料或非晶材料，所述绝缘调制层(300)的相对介电常数大于1.9；所述上导电调制层(400)的材料和所述下导电调制层(200)的材料均包括透明导电材料。4.根据权利要求3所述的空间光调制器，其中，所述绝缘调制层(300)的材料包括氧化铪、氧化铝、氧化硅中的至少之一；所述透明导电材料包括氧化铟锡、氧化锌铝、氧化锌磷中的至少之一。5.根据权利要求1所述的空间光调制器，其中，所述调制电极的形状和所述配合电极的形状包括长方体或梯形椎体。6.根据权利要求5所述的空间光调制器，其中，沿平行于上导电调制层(400)与绝缘调制层(300)交界面的方向，每个所述调制电极的截面的图形为矩形，所述矩形的边长为1nm到1mm，相邻的两个调制电极的间距为1nm到1mm；沿平行于下导电调制层(200)与绝缘调制层(300)交界面的方向，每个所述配合电极的截面的图形为矩形，所述矩形的边长为1nm到1...

【专利技术属性】
技术研发人员：田立飞，李智勇，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：