包括石墨烯的光学调制器制造技术

本发明专利技术提供一种包括石墨烯的光学调制器，该光学调制器包括：第一石墨烯和第二石墨烯，在半导体层的上表面上；第一电极，在第一石墨烯上；以及第二电极，在第二石墨烯上。第一石墨烯和第二石墨烯各自的侧表面彼此分离。半导体层的第一脊部和第二石墨烯上的第二脊部构成光波导，且第一和第二石墨烯在垂直于半导体层的方向上位于光波导的中心部分。

【技术实现步骤摘要】
包括石墨烯的光学调制器
一些示例实施例涉及包括石墨烯的电吸收光学调制器。
技术介绍
光学调制器是通过改变光的特性，例如，通过改变光的光强或者相位而传输信息的装置。光学调制器可以根据由施加到光从其通过的光波导（例如，半导体材料的光波导）的电流或者电压引起的电折射（electro-refraction）或者电吸收（electro-absorption）的改变而工作。在施加偏置电压到光波导后，由于弗朗兹-凯尔迪什效应（FranzKeldysheffect），电吸收光学调制器基于由带隙尺寸的改变引起的光吸收率的变化而工作。在大多数常规光学调制器中，对于一定波长的光，光的特性是改变的，因此，光学调制器的操作带宽是窄的，也就是，约20nm或更小。另外，由于阻容（RC）延迟而难以制造相对高速的光学调制器。另外，因为光波导的每单位长度的调制深度相对较小，所以为了充分地进行光调制会增加光学调制器的尺寸。石墨烯是一种具有二维六方碳结构的材料。可以用石墨烯来代替半导体，且石墨烯在室温下具有约200,000cm2/Vs的载流子迁移率，这是硅的载流子迁移率的一百倍，因此可以用于更高速的操作器件，例如，用于光学调制器中。
技术实现思路
一些示例实施例提供包括石墨烯的光学调制器，该光学调制器具有更深的调制深度、较小的尺寸和/或高的操作速度。附加的方面将在以下描述中被部分阐述，且根据以下的描述将部分显而易见，或者可以通过所给出的实施例的实践而知悉。根据示例实施例，光学调制器包括：第一石墨烯和第二石墨烯，在半导体层的上表面上；第一电极，在第一石墨烯上；以及第二电极，在第二石墨烯上。第一石墨烯和第二石墨烯各自的侧表面彼此分离。第一石墨烯和第二石墨烯的至少之一可以具有弯曲结构，以覆盖包括在半导体层中的第一脊部的上表面和侧表面。光学调制器还可以包括：第一绝缘层，在半导体层和第一石墨烯之间；以及第二绝缘层，在第一石墨烯和第二石墨烯之间。第一绝缘层和第二绝缘层的每个可以包括硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物、硼氮化物和六方硼氮化物之一。第二绝缘层可以形成至约1nm到约100nm的厚度。半导体层可以包括第一脊部，第二脊部可以在第二石墨烯上且可以被构造成面对第一脊部。光学调制器还可以包括在第二石墨烯和第二脊部之间的第三绝缘层。半导体层可以包括硅、锗、III-V族半导体和II-IV族半导体之半导体层的第一脊部和第二脊部可以构成光波导，且第一石墨烯和第二石墨烯在垂直于半导体层的方向上可以形成在光波导的中心部分上。第一脊部可以是外延生长硅层，第二脊部可以是多晶硅层和非晶硅层之一。第一石墨烯和第二石墨烯的每个可以是单层石墨烯和双层石墨烯之一。根据另一示例实施例，光学调制器包括：第一石墨烯和第二石墨烯，在半导体层的上表面上；第一电极，在第一石墨烯上；以及第二电极，在第二石墨烯上。第一石墨烯和第二石墨烯具有平行于半导体层的底表面的平面结构，且第一石墨烯和第二石墨烯各自的侧表面彼此分离。根据另一示例实施例，光学调制器包括：第一石墨烯和第二石墨烯，在半导体层的上表面上；第一电极，在第一石墨烯上；以及第二电极，在第二石墨烯上。第一石墨烯的侧表面和第二石墨烯的侧表面在平行于半导体层的底表面的方向上彼此分离第一间隙。第一石墨烯和第二石墨烯的至少之一可以具有弯曲结构，以覆盖包括在半导体层中的第一脊部的上表面和侧表面。第一间隙可以为约1nm到约100nm。根据另一示例实施例，光学调制器包括：第一石墨烯和第二石墨烯，在半导体层的上表面上；第一电极，在第一石墨烯上；以及第二电极，在第二石墨烯上。第一石墨烯和第二石墨烯具有平行于半导体层的底表面的平面结构，且第一石墨烯的侧表面和第二石墨烯的侧表面在平行于半导体层的底表面的方向上彼此分离第一间隙。附图说明通过结合附图对实施例的以下描述，这些和/或其他方面将变得明显且更容易理解，附图中：图1是根据示例实施例的光学调制器的透视图；图2是沿着图1的线II-II'剖取的光学调制器的截面图；图3是示出电压施加到图1的光学调制器时的光强的图；图4是根据另一示例实施例的光学调制器的示意性截面图；图5是根据另一示例实施例的光学调制器的示意性截面图；以及图6是根据另一示例实施例的光学调制器的示意性截面图。具体实施方式现在将详细参照本专利技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中相似的附图标记通篇指示相同的元件。在这点上，示例实施例可以具有不同的形式，且不应被解释为限于这里给出的描述。因此，下面仅通过参考附图描述示例实施例来解释本专利技术的各个方面。如这里所采用的，词语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意及所有组合。诸如“......中的至少一个”的表述在用于元件列表时，是用来限定整个列表中的元件而不是限定列表中的单个元件。应该理解的是，尽管这里是采用词语“第一”、“第二”等描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不受限于这些词语。这些词语仅用于区分一个元件、部件、区域、层或者部分与另一元件、部件、区域、层或者部分。因此，下述第一元件、部件、区域、层或者部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或者部分，而不背离示例实施例的教导。这里采用的术语仅是为了描述特定的实施例，而不旨在限制示例实施例。如这里所采用的，单数形式“一”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文明确指示其他的意思。此外，应理解的是，当词语"包括"在这里被采用时，其指示所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。这里参考截面图来描述示例实施例，这些截面图是示例实施例的理想化实施例（和中间结构）的示意图。因此，可以预期由例如制造技术和/或公差引起的图示形状的变化。因此，示例实施例不应解释为限于在此所示的区域的特定形状，而是包括由例如制造所引起的形状上的偏差。例如，示出为矩形的注入区域可以在其边缘具有圆形或者弯曲的特征和/或注入浓度梯度，而非从注入区域到非注入区域的二元改变。同样，通过注入形成的埋入区域可以导致在埋入区域与进行注入的表面之间的区域中的一些注入。因此，附图中所示的区域实质上是示意性的，它们的形状并非要展示器件的区域的实际形状，也并非旨在限制示例实施例的范围。除非另行定义，否则此处使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）都具有示例实施例所属领域内的普通技术人员所通常理解的同样的含义。还应当理解，诸如通用词典中所定义的术语，应当被解释为具有与它们在相关领域的语境中的含义相一致的含义，而不应被解释为理想化的或过度形式化的意义，除非此处明确地如此定义。图1是根据示例实施例的光学调制器100的透视图，图2是沿着图1的线II-II'剖取的光学调制器100的截面图。参考图1和图2，氧化物层112形成在基板110上，包括第一脊部124的半导体层120形成在氧化物层112上。基板110可以由硅、锗、硅-锗、III-V族半导体或者II-VI族半导体形成。如图1和图2所示，第一脊部124是从底表面120a和120b突出的部分，且可以包括平行于底表面120a和120b的上表面124a、以及侧表面124b和124c。然而，本专利技术并不局限于此。作为示例，与图1和图2不同，侧表面124b本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学调制器，包括：第一石墨烯和第二石墨烯，在半导体层的上表面上，该第一石墨烯和该第二石墨烯具有彼此分离的各自的侧表面；第一电极，在所述第一石墨烯上；以及第二电极，在所述第二石墨烯上。

【技术特征摘要】
2011.10.19 KR 10-2011-01070561.一种光学调制器，包括：半导体层，具有第一脊部和第二脊部，所述第二脊部在所述第一脊部上；第一石墨烯和第二石墨烯在所述第一脊部和所述第二脊部之间，该第一石墨烯和该第二石墨烯具有彼此分离的各自的侧表面；第一电极，在所述第一石墨烯上；以及第二电极，在所述第二石墨烯上，所述第一石墨烯和所述第二石墨烯的至少之一具有弯曲结构，以覆盖包括在所述半导体层中的第一脊部的上表面和侧表面。2.如权利要求1所述的光学调制器，还包括：第一绝缘层，在所述半导体层和所述第一石墨烯之间；以及第二绝缘层，在所述第一石墨烯和所述第二石墨烯之间。3.如权利要求2所述的光学调制器，其中所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的每个包括硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物、硼氮化物和六方硼氮化物之一。4.如权利要求2所述的光学调制器，其中所述第二绝缘层形成为1nm到100nm的厚度。5.如权利要求3所述的光学调制器，还包括：第三绝缘层，在所述第二石墨烯和所述第二脊部之间。6.如权利要求5所述的光学调制器，其中所述第三绝缘层包括硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物、硼氮化物和六方硼氮化物之一。7.如权利要求1所述的光学调制器，其中所述半导体层包括硅、锗、硅-锗、III-V族半导体和II-IV族半导体之一。8.如权利要求1所述的光学调制器，其中所述第二脊部和所述半导体层的所述第一脊部构成光波导，且所述第一石墨烯和所述第二石墨烯在垂直于所述半导体层的方向上形成于所述光波导的中心部分上。9.如权利要求8所述的光学调制器，其中所述第一脊部是外延生长硅层，所述第二脊部是多晶硅层和非晶硅层之一。10.如权利要求1所述的光学调制器，其中所述第一石墨烯和所述第二石墨烯的每个是单层石墨烯和双层石墨烯之一。11.一种光学调制器，包括：第一石墨烯和第二石墨烯，在半导体层的上表面上，所述第一石墨烯和所述第二石墨烯具有彼此分离的各自的侧表面且具有平行于所述半导体层的底表面的平面结构；第一电极，在所述第一石墨烯上；以及第二电极，在所述第二石墨烯上。12.如权利要求11所述的光学调制器，还包括：第一绝缘层，在所述半导体层和所述第一石墨烯之间；以及第二绝缘层，在所述第一石墨烯和所述第二石墨烯之间。13.如权利要求12所述的光学调制器，其中所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的每个包括硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物、硼氮化物和六方硼氮化物之一。14.如权利要求12所述的光学调制器，其中所述第二绝缘层形成为1nm到100nm的厚度。15.如权利要求12所述的光学调制器，其中所述半导体层包括第一脊部，第二脊部形成在所述第二石墨烯上，所述第二脊部构造成面对所述第一脊部。16.如权利要求15所述的光学调制器，还包括：第三绝缘层，在所述第二石墨烯和所述第二脊部之间。17.如权利要求16所述的光学调制器，其中所述第三绝缘层包括硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物、硼氮化物和六方硼氮化物之一。18.如权利要求15所述的光学调制器，其中所述半导体层包括硅、锗、硅-锗、III-V族半导体和II-IV族半导体之一。19.如权利要求15所述的光学调制器，其中所述第二脊部和所述半导体层的所述第一脊部构成光波导，所述第一石墨烯和所述第二石墨烯在垂直于所述半导体层的所述底表面的方向上形成在所述光波导的中心部分上。20.如权利要求19所述的光学调制器，其中所述第一脊部是外延生长硅层，所述第二脊部是多晶硅层和非晶硅层之一。21.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵成豪，郑现钟，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：