可突破衍射极限的片上波导、光子集成芯片及制备方法技术

本发明专利技术属于光子集成芯片技术领域，具体涉及可突破衍射极限的片上波导、光子集成芯片及制备方法。本发明专利技术波导结构横截面从下到上依次为基底层、二维石墨烯‑氮化硼层、高折射率的圆柱波导和低折射率上覆盖层。圆柱波导沉积在二维石墨烯‑氮化硼层表面上，二维石墨烯‑氮化硼层沉积在基底上。通过二维石墨烯‑氮化硼和圆柱波导模式的有效耦合，所设计的波导将模式能量限制性能突破到深亚波长尺度。通过调整几何参数，即使波导之间的中心距离达到纳米级，相邻波导间的能量串扰仍可实现完全抑制。本发明专利技术方法简单成本低，可显著提高基于波导的片上信息系统的集成度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光子集成芯片，具体涉及一种可突破衍射极限的片上波导、光子集成芯片及制备方法。

技术介绍

1、近年来，随着量子信息、边缘计算、人工智能等新一代信息技术的快速发展，数据量呈现指数级骤增，对信息的生成、存储、传输和处理技术提出了更高的要求。为满足这些要求，微电子器件愈来愈趋近尺寸小型化的物理极限，光电子器件与微电子器件的融合和集成已是大势所趋，并将为未来信息技术带来革命性的影响。中红外波段在空间光通信、热成像、物质探测分析等关乎国家发展、国防安全、民生改善等
具有重要的应用前景。利用半导体工艺实现中红外光电子系统芯片小型化在尺寸、功耗以及大规模量产具有重大优势。因此，发展中红外片上集成光电子技术具有重大意义。

2、电磁波导是用来定向引导电磁波的结构，不仅可作为一种传输介质，如光纤通信用的光纤，而且还可用于一种感知环境变化的传感元件，如光纤传感器，更多的是作为信号处理器件，如光调制器等。片上波导具有光场限域能力强、光学损耗低、cmos工艺兼容性好、可实现高密度器件集成等优点，是片上集成技术的研究重点。然而，可突破衍射极限波导的设计及本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.可突破衍射极限的片上波导，其特征在于：包括基底层、位于所述基底层上的二维石墨烯-氮化硼层、位于所述二维石墨烯-氮化硼层上的圆柱波导、位于所述二维石墨烯-氮化硼层上并包覆所述圆柱波导的上覆盖层；所述圆柱波导的折射率大于所述上覆盖层的折射率。

2.根据权利要求1所述的可突破衍射极限的片上波导，其特征在于：所述圆柱波导材质为硅，折射率为3.3~3.5。

3.根据权利要求2所述的可突破衍射极限的片上波导，其特征在于：所述基底层和所述上覆盖层材质为二氧化硅，折射率为1.1~1.3。

4.根据权利要求1所述的可突破衍射极限的片上波导，其特征在于：所述圆柱波导的...

【技术特征摘要】

1.可突破衍射极限的片上波导，其特征在于：包括基底层、位于所述基底层上的二维石墨烯-氮化硼层、位于所述二维石墨烯-氮化硼层上的圆柱波导、位于所述二维石墨烯-氮化硼层上并包覆所述圆柱波导的上覆盖层；所述圆柱波导的折射率大于所述上覆盖层的折射率。

2.根据权利要求1所述的可突破衍射极限的片上波导，其特征在于：所述圆柱波导材质为硅，折射率为3.3~3.5。

3.根据权利要求2所述的可突破衍射极限的片上波导，其特征在于：所述基底层和所述上覆盖层材质为二氧化硅，折射率为1.1~1.3。

4.根据权利要求1所述的可突破衍射极限的片上波导，其特征在于：所述圆柱波导的直径为0.1~1µm；所述二维石墨烯-氮化硼层的宽度为0.1~1µm。

5.根据权利要求4所述的可突破衍射极限的片上波导，其特征在于：所述二维...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑凯，夏召强，叶信立，
申请(专利权)人：西北工业大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：