CN103064200B - 包括石墨烯的光学调制器 - Google Patents
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Abstract
本发明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。
Description
技术领域
一些示例实施例涉及包括石墨烯的电吸收光学调制器。
背景技术
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。
发明内容
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
现在将详细参照本发明的实施例，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发明的各个方面。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，本发明并不局限于此。作为示例，与图1和图2不同，侧表面124b和124c可以不垂直于底表面120a和120b，且上表面124a可以根据光学调制器的最终用途修改为具有平面结构以外的形状。
基板110上的氧化物层112可以是埋入氧化物层。当基板110和半导体层120由硅形成且氧化物层112是由硅氧化物形成的埋入氧化物层时，它们可以形成其中脊部形成在绝缘体上硅（SOI）基板110上的结构。
包括第一脊部124的半导体层120可以由与基板110相同的材料形成。
第一绝缘层131形成在包括第一脊部124的半导体层120上。第一绝缘层131可以由硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物、硼氮化物或者六方硼氮化物形成至约几nm到约几百nm的厚度。
第一石墨烯141形成在第一绝缘层131上。第一石墨烯141可以通过将利用化学气相沉积（CVD）制造的石墨烯转移到第一绝缘层131上而形成。如图1和图2所示，第一石墨烯141可以具有弯曲结构，且可以仅形成在第一脊部124的上表面124a和侧表面124b上以及从侧表面124b延伸的底表面120a上。另外，第一石墨烯141形成为在第一脊部124的上表面124a上与第一脊部124的右边缘分离。第一电极161形成在第一石墨烯141上，以与第一脊部124分离。
形成第二绝缘层132来覆盖第一脊部124的上表面124a上的第一石墨烯141。第二绝缘层132可以通过延伸到第一脊部124的另一侧表面124c和另一底表面120b而覆盖第一绝缘层131。第二绝缘层132可以由硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物、硼氮化物或者六方硼氮化物形成至约1nm到约100nm的厚度。如果第二绝缘层132的厚度小于1nm，则电容增加且阻容（RC）延迟增加。因此，会降低光学调制器100的操作速度。如果第二绝缘层132的厚度大于100nm，则光学调制器100的驱动电压会增加。
第二石墨烯142形成在第二绝缘层132上。第二石墨烯142的侧表面可以平行于第一石墨烯141的一侧在垂直于底表面120a和120b的方向上形成。第二石墨烯142可以通过将CVD工艺中制造的石墨烯转移到第二绝缘层132上而形成。如图1和图2所示，第二石墨烯142可以具有弯曲结构，且可以从第一脊部124的上部延伸到第一脊部124的另一侧表面124c和另一底表面120b。
第一石墨烯141和第二石墨烯142中的每个可以是单层或者双层石墨烯层。
第二电极162形成在另一底表面120b上方的第二石墨烯142上，从而与第一脊部124分离。第一电极161和第二电极162可以由一般的电极材料，例如，金、铜、钼或者钯形成。
第一电极161和第二电极162中的每个可以形成为与第一脊部124分离约100nm到约几μm。如图3所示，因为通过光波导的透光区域大于光波导，所以第一电极161和第二电极162与第一脊部124分离给定距离（或者，预定距离），从而不干扰光透射。根据本实施例，连接到第一电极161的第一石墨烯141和连接到第二电极162的第二石墨烯142设置在透光区域上，且第一石墨烯141和第二石墨烯142在透光区域中是透明的。
第三绝缘层133形成在第一脊部124的上表面124a上方的第二石墨烯142上。第三绝缘层133可以由与第一绝缘层131相同的材料形成至约几nm到约几百nm的厚度。
第二脊部150形成在第三绝缘层133上，以面对第一脊部124。第二脊部150的高度可以大致等于第一脊部124的高度。第一脊部124和第二脊部150以及设置在第一脊部124与第二脊部150之间的各层构成光波导。当第一脊部124和第二脊部150形成为具有大致相等的高度时，第一石墨烯141和第二石墨烯142可以在垂直于底表面120a和120b的方向上位于光波导的大致中心部分处。
当第一绝缘层131至第三绝缘层133由硼氮化物或者六方硼氮化物形成时，第一石墨烯141和第二石墨烯142中光迁移率的劣化被降低了。
第二脊部150可以由与第一脊部124具有相似折射率的材料形成。例如，第二脊部150可以由与第一脊部124相同的材料形成。第一脊部124可以是外延生长的半导体层，第二脊部150可以是沉积的半导体层。例如，第一脊部124可以是硅外延层，第二脊部150可以是多晶硅层或者非晶硅层。
图3是示出当电压施加到根据示例实施例的光学调制器100时的光强的模拟图。
参考图3，当给定（或者，预定）电压施加到第一电极161与第二电极162之间时，第一石墨烯141和第二石墨烯142之一的费米能级减小，而另一个的费米能级增加。因此，被第一石墨烯141和第二石墨烯142吸收的载流子的量减小了，而通过光波导的光的强度增加了。因此，透射通过光波导的光的强度增加。以上操作可以用于调整通过光学调制器100的光透射。
另一方面，第一石墨烯141和第二石墨烯142设置在光波导的光强较高的中心部分上，因此，光的调制深度增加了。因此，可以减小光波导的长度（图1中的L），且还可以减小光学调制器100的尺寸。
图4是根据另一示例实施例的光学调制器200的示意性截面图。相似的附图标记表示与图1和2中相同的部件，这里不提供其详细描述。
参考图4，氧化物层212形成在基板210上，包括第一脊部224的半导体层220形成在氧化物层212上。基板210可以由硅、锗、硅-锗、III-V族半导体或者II-VI族半导体形成。
基板210上的氧化物层212可以是埋入氧化物层。当基板210和半导体层220由硅形成且氧化物层212是由硅氧化物形成的埋入氧化物层时，形成其中脊部形成在绝缘体上硅（SOI）基板210上的结构。
绝缘层228形成在包括第一脊部224的半导体层220的底表面220a上以具有与第一脊部224的上表面224a相同的高度。
第一绝缘层231形成在第一脊部224的上表面224a上。第一绝缘层231可以延伸到绝缘层228上。第一绝缘层231可以由硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物、硼氮化物或者六方硼氮化物形成至约几nm到约几百nm的厚度。第一石墨烯241形成在第一绝缘层231上。第一石墨烯241形成为覆盖第一脊部224的上表面224a以及在第一脊部224一侧的绝缘层228。第一石墨烯241可以通过将CVD工艺中制造的石墨烯转移到第一绝缘层231上而形成。第一电极261形成在第一石墨烯241上，以便与第一脊部224分离。
第二绝缘层232在第一石墨烯241的上方形成在第一脊部224的上表面224a上。第二绝缘层232可以延伸到在第一脊部224另一侧的绝缘层228上。第二绝缘层232可以由硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物、硼氮化物或者六方硼氮化物形成至约1nm到约100nm的厚度。
第二石墨烯242形成为在第二绝缘层232上方从第一脊部224的上表面224a延伸到第一脊部224另一侧的绝缘层228。第二石墨烯242的侧面可以形成为在垂直于半导体层220的底表面220a的方向上平行于第一石墨烯241的侧面。第二石墨烯242可以通过将CVD工艺中制造的石墨烯转移到第二绝缘层232上而形成。与图1和图2的第一石墨烯141和第二石墨烯142不同，图3的第一石墨烯241和第二石墨烯242可以具有平面结构。
第一石墨烯241和第二石墨烯242中的每个可以是单层或者双层石墨烯层。第三绝缘层233在第一脊部224的上表面224a上方形成在第二石墨烯242上。第三绝缘层233由与第一绝缘层231相同的材料形成至约几nm到约几百nm的厚度。
第二脊部250形成在第三绝缘层233上以面对第一脊部224。第二脊部250的高度可以类似于第一脊部224的高度。第一脊部224和第二脊部250以及位于第一脊部224与第二脊部250之间的各层构成光波导。因为第一脊部224和第二脊部250具有彼此相似的高度，所以第一石墨烯241和第二石墨烯242可以在竖直面上位于光波导的大致中心部分处。
当第一绝缘层231至第三绝缘层233由硼氮化物或者六方硼氮化物形成时，第一石墨烯241和第二石墨烯242中光迁移率的劣化被降低。
第二脊部250可以由与第一脊部224具有相似折射率的材料形成。或者，第二脊部250可以由与第一脊部224相同的材料形成。例如，第一脊部224可以是硅外延层，第二脊部250可以是多晶硅层或者非晶硅层。
第二电极262形成在第二石墨烯242上，以与第一脊部224分离。第一电极261和第二电极262可以由常规电极材料，例如，金、铜、铂、钼或者钯形成。
根据本实施例的光学调制器200，具有与脊部相同的平面的绝缘层228形成在脊部的两侧，因此石墨烯和绝缘层可以更容易地形成在第一脊部224上。光学调制器200的其它操作与光学调制器100相同，这里不提供其详细描述。
图5是根据再一示例实施例的光学调制器300的示意性截面图。参考图5，氧化物层312形成在基板310上，包括第一脊部324的半导体层320形成在氧化物层312上。基板310可以由硅、锗、硅-锗、III-V族半导体或者II-VI族半导体形成。
基板310上的氧化物层312可以是埋入氧化物层。当基板310和半导体层320由硅形成且氧化物层312是由硅氧化物形成的埋入氧化物层时，形成其中脊部形成在绝缘体上硅（SOI）基板310上的结构。
包括第一脊部324的半导体层320可以由与基板310相同的材料形成。第一绝缘层331形成在包括第一脊部324的半导体层320上。第一绝缘层331可以由硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物、硼氮化物或者六方硼氮化物形成至约几nm到约几百nm的厚度。
分别从第一脊部324的上表面324a延伸到半导体层320的底表面320a和320b的第一石墨烯341和第二石墨烯342形成在第一绝缘层331上。第一石墨烯341和第二石墨烯342可以通过将CVD工艺中制造的石墨烯转移到第一绝缘层331上而形成。第一石墨烯341和第二石墨烯342的每个可以具有单层或者双层结构，且可以具有与图1和2相同的弯曲结构。
在第一脊部324的上表面324a上方的第一绝缘层331上，第一石墨烯341的侧面和第二石墨烯342的侧面可以在平行于底表面320a和320b的方向上彼此分离且其间具有第一间隙G。第一石墨烯341和第二石墨烯342设置为使得第一间隙G可以设置在第一脊部324的上表面324a上的中心部分处。第一间隙G可以在从1nm到100nm的范围内。当第一间隙G小于1nm时，电容增加且RC延迟增加，因此光学调制器的操作速度会降低。当第一间隙G大于100nm时，光学调制器的驱动电压会增加。
第一电极361形成在第一石墨烯341上，以与第一脊部324分离，第二电极362形成在第二石墨烯342上，以与第一脊部324分离。
第一电极361和第二电极362可以由一般的电极材料，例如，金、铜、铂、钼或者钯形成。
第二绝缘层332形成在第一绝缘层331上，以覆盖第一石墨烯341和第二石墨烯342。第二绝缘层332可以由与第一绝缘层331相同的材料形成至约几nm到约几百nm的厚度。
第二脊部350形成在第二绝缘层332上，以面对第一脊部324。第二脊部350的高度可以类似于第一脊部324的高度。第一脊部324和第二脊部350以及位于第一脊部324与第二脊部350之间的各层构成光波导。因为第一脊部324和第二脊部350具有彼此相似的高度，所以第一石墨烯341和第二石墨烯342可以在垂直于底表面320a和320b的方向上位于光波导的大致中心部分处。
当第一绝缘层331和第二绝缘层332由硼氮化物或者六方硼氮化物形成时，第一石墨烯341和第二石墨烯342中光迁移率的劣化被降低。
第二脊部350可以由与第一脊部324具有相似折射率的材料形成。或者，第二脊部350可以由与第一脊部324相同的材料形成。第一脊部324可以是外延生长的半导体层，第二脊部350可以是沉积半导体层。例如，第一脊部324可以是硅外延层，第二脊部350可以是多晶硅层或者非晶硅层。
与光学调制器100相比，根据本实施例的光学调制器300具有简单的结构，因此可以易于制造。因为光学调制器300的操作与光学调制器100相同，所以这里不提供其描述。
图6是根据另一示例实施例的光学调制器400的示意性截面图。参考图6，氧化物层412形成在基板410上，包括第一脊部424的半导体层420形成在氧化物层412上。基板410可以由硅、锗、硅-锗、III-V族半导体或者II-VI族半导体形成。
基板410上的氧化物层412可以是埋入氧化物层。当基板410和半导体层420由硅形成且氧化物层412是由硅氧化物形成的埋入氧化物层时，形成其中脊部形成在绝缘体上硅（SOI）基板410上的结构。
绝缘层428形成在包括第一脊部424的半导体层420的底表面420a上，且具有与第一脊部424的上表面424a相同的高度。
第一绝缘层431形成在第一脊部424的上表面424a上。第一绝缘层431可以延伸到绝缘层428上。第一绝缘层431可以由硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物、硼氮化物或者六方硼氮化物形成至约几nm到约几百nm的厚度。分别从第一脊部424的上表面424a延伸到半导体层420的底表面420a和420b的第一石墨烯441和第二石墨烯442形成在第一绝缘层431上。第一石墨烯441和第二石墨烯442可以通过将CVD工艺中制造的石墨烯转移到第一绝缘层431上而形成。第一石墨烯441和第二石墨烯442的每个可以具有单层或者双层结构。
在第一脊部424的上表面424a上方的第一绝缘层431上，第一石墨烯441的侧面和第二石墨烯442的侧面可以在平行于底表面420a和420b的方向上彼此分离且其间具有第一间隙G。第一间隙G可以在从1nm到100nm的范围内。第一间隙G可以设置在第一脊部424的上表面424a上的中心部分处。
第一电极461形成在绝缘层428上方的第一石墨烯441上以与第一脊部424分离，第二电极462形成在绝缘层428上方的第二石墨烯442上以与第一脊部424分离。第一电极461和第二电极462可以由一般的电极材料，例如，金、铜、铂、钼或者钯形成。
第二绝缘层432形成在第一绝缘层431上，以覆盖部分第一石墨烯441和部分第二石墨烯442。第二绝缘层432可以由硅氧化物、铝氧化物、硅氮化物、硼氮化物或者六方硼氮化物形成至约几nm到约几百nm的厚度。
第二脊部450形成在第二绝缘层432上，以面对第一脊部424。第二脊部450的高度可以类似于第一脊部424的高度。第一脊部424和第二脊部450以及位于第一脊部424与第二脊部450之间的各层构成光波导。因为第一脊部424和第二脊部450具有大致相同的高度，所以第一石墨烯441和第二石墨烯442可以在底表面420a的垂直方向上位于光波导的大致中心部分处。
第二脊部450可以由与第一脊部424具有相似折射率的材料形成，或者可以由与第一脊部424相同的材料形成。第一脊部424可以是外延生长的半导体层，第二脊部450可以是沉积半导体层。例如，第一脊部424可以是硅外延层，第二脊部450可以是多晶硅层或者非晶硅层。
根据本实施例的光学调制器400，因为绝缘层428的上表面与第一脊部424的上表面位于相同的水平且绝缘层428形成在第一脊部424的两侧，所以可以更容易地在第一脊部424上形成石墨烯。光学调制器400的操作与光学调制器100相同，这里不提供其详细描述。
根据本发明构思的采用石墨烯的光学调制器，连接到电极的两个石墨烯设置在光波导的中心部分上，以增加石墨烯的光吸收。因此，光的调制深度增加且可以减小光学调制器的尺寸。
应该理解的是，这里描述的示例性实施例仅为示意性的，而不是为了限制。每个示例实施例中的特征或者方面的描述应该通常被视为可用于其它示例实施例中的其它相似特征或者方面。
本申请要求于2011年10月19日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2011-0107056的权益，其全部内容通过引用结合于此。
Claims (40)
1.一种光学调制器，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.如权利要求11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。
22.一种光学调制器，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各自的侧表面在平行于所述半导体层的底表面的方向上彼此分离第一间隙；
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。
23.如权利要求22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。
24.如权利要求23所述的光学调制器，其中所述半导体层包括第一脊部，且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。
25.如权利要求24所述的光学调制器，还包括：
第一绝缘层，在所述半导体层上且在所述第一石墨烯和所述第二石墨烯下方；以及
第二绝缘层，在所述第一石墨烯和所述第二石墨烯上且在所述第二脊部下方。
26.如权利要求25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。
27.如权利要求24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。
28.如权利要求22所述的光学调制器，其中所述第一间隙在从1nm到100nm的范围内。
29.如权利要求24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于所述光波导的中心部分上。
30.如权利要求29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。
31.如权利要求22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。
32.一种光学调制器，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平行于所述半导体层的底表面的平面结构，且各自的侧表面在平行于所述半导体层的所述底表面的方向上彼此分离第一间隙；
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。
33.如权利要求32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。
34.如权利要求33所述的光学调制器，还包括：
第一绝缘层，在所述半导体层上且在所述第一石墨烯和所述第二石墨烯下方；以及
第二绝缘层，在所述第一石墨烯和所述第二石墨烯上且在所述第二脊部下方。
35.如权利要求34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。
36.如权利要求35所述的光学调制器，其中所述半导体层和所述第二脊部包括硅、锗、硅-锗、III-V族半导体和II-IV族半导体之一。
37.如权利要求33所述的光学调制器，其中所述半导体层的所述第一脊部以及位于所述第一石墨烯和所述第二石墨烯上的所述第二脊部构成光波导，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。
38.如权利要求37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。
39.如权利要求32所述的光学调制器，其中所述第一间隙在从1nm到100nm的范围内。
40.如权利要求32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。
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