CN110441861A - 石墨烯掺杂梯形包层的mzi型光波导混合集成热光开关及其制备方法 - Google Patents

石墨烯掺杂梯形包层的mzi型光波导混合集成热光开关及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关及其制备方法，属于光波导型热光开关制备技术领域。本发明是在二氧化硅衬底上旋涂光敏聚合物芯层材料，采用掩模版对光敏聚合物芯层材料进行光刻得到光波导芯层，然后旋涂石墨烯掺杂的聚合上包层材料、蒸镀金属膜、旋涂光刻胶、对版光刻、显影制备电极图形，最后解理，从而在衬底上制备出石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关。本发明以梯形的包层结构代替平整的包层结构，提高了电极的加热效率。采用掺杂单层石墨烯分散液的聚合物材料代替传统聚合物材料，解决聚合物热导率低导致的功耗大和开关时间长的问题。本发明具有工艺流程简单、制备精度良好等优异效果。

Description

石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关及其 制备方法
技术领域
本发明属于光波导型热光开关制备技术领域，具体涉及一种石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关及其制备方法。
背景技术
光开关是光通信领域的重要器件，热光开关利用材料的热光效应，实现开关功能。波导型热光开关具有结构紧凑，可大规模集成等优势。现有波导型热光开关主要采用金属电极加热，通过电极发热，实现温度的变化，利用温度带来的热光效应，对波导材料折射率进行改变，从而实现开关功能。
从光波导热光开关材料划分，热光开关可以分为聚合物热光开关和无机热光开关。聚合物材料相比于无机材料具有更大的热光系数，所以聚合物热光开关可以在低功耗下实现开关效果。相比于聚合物材料，无机材料其导热系数更大，所以无机热光开关相比于聚合物热光开关，可以实现更快的开关时间。另外一种混合集成结构采用有机聚合物作为波导芯层材料，无机材料作为衬底，这种结构在开关时间和功耗方面性能均衡。
现有混合集成结构通常采用聚合物作为芯层，受工艺限制，其上包层材料通常为聚合物材料。聚合物材料由于其热导率不如无机材料，因此会导致热量在波导包层分布消耗，导致器件的功耗增大。另外由于其低的热导率，散热和加热过程需要较长的响应时间，因此开关时间增加。为了解决上述问题，研究人员从材料和结构方面优化包层结构。研究人员通过有机无机杂化的方式，在包层聚合物中掺杂无机网格结构，实现开关功耗的降低，同时降低反应时间，但是该研究掺杂的无机材料的导热系数对有机材料提升有限。在结构方面，研究人员提出了空气槽结构，减少电极热量在包层的损耗，从而解决电极的加热效率问题，但是该结构需要制备波导芯层包层后再刻蚀空气槽，加工过程复杂。
发明内容
本发明要解决的技术问题就是克服背景技术的不足，研制梯形的包层结构代替平整的包层结构，提高电极加热效率。采用掺杂单层石墨烯分散液的聚合物材料代替传统聚合物材料，解决聚合物热导率低导致的功耗大和开关时间长的问题，结构示意图如附图1所示。
本发明所述的热光开关具备如下优势：
第一，梯形包层结构只需要控制包层的粘度和厚度，不需要额外附加工艺即可降低芯片的功耗。第二，掺杂石墨烯的聚合物包层减小了电极在波导包层的功耗，提升了电极加热效率，同时提高了包层的传热和散热特性，因此开关时间有所减少。第三，本发明波导开关工艺流程简单，具备良好的制备精度。
本发明具体包括在二氧化硅衬底上旋涂光敏聚合物芯层材料，采用掩模版对光敏聚合物芯层材料进行光刻得到光波导芯层，然后旋涂石墨烯掺杂上包层材料、蒸镀金属膜、旋涂光刻胶、对版光刻、显影制备电极图形，最后解理，从而在衬底上制备出石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关。
本发明所述的一种石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关的制备方法，其步骤如下，工艺流程图如附图2所示：
(1)衬底的选择及清洗；
将硅基二氧化硅作为衬底1(二氧化硅层厚度3～10μm)，对衬底表面进行清洁处理；首先将衬底用丙酮溶液清洗以去除衬底表面的有机杂质，然后使用乙醇溶液清洗衬底以去除残留的丙酮溶液，最后使用去离子水反复冲洗衬底，去除衬底表面的乙醇溶液，再吹掉基片表面的去离子水；
(2)制备波导芯层；
在二氧化硅层表面旋涂光敏性聚合物芯层材料，旋涂的转速为2000～5000r/min，旋涂时间为20～60s；之后在恒温平台上进行前烘，前烘温度为60～90℃，前烘时间为30～60min，前烘后在二氧化硅层表面得到厚度1～100μm的光敏性聚合物芯层薄膜2；
采用光刻掩模版3对芯层薄膜2进行紫外曝光，曝光强度为20～200mW/cm2，曝光时间为4～300s，曝光波长为360～370nm；曝光后在恒温平台上进行后烘，后烘温度为60～90℃，后烘时间为30～60min；然后置于显影液中进行显影，湿法刻蚀除掉部分芯层薄膜2，之后用去离子水冲洗；再对剩下的芯层薄膜2进行坚膜，坚膜温度为60～150℃，坚膜时间为30～60min；最后降至室温，从而在衬底1上得到截面为矩形的MZI型光波导芯层4，芯层宽度为3～10μm，高度为2～10μm；
在本发明中，芯层薄膜2所采用的光敏性聚合物芯层材料如为正性光敏材料，曝光后该材料可通过显影去除曝光的部分，如BP212、BP218等；光敏性聚合物芯层材料如为负性光敏材料，曝光后该材料可通过显影去除未曝光的部分，如SU-8-2002、SU-8-2005等；当使用正性光敏材料时，光刻掩模版3的结构与MZI型光波导的结构相同，光刻掩膜板的MZI型光波导结构区域为不透光区域，而其余区域为透光区域；当使用负性光敏材料时，光刻掩模版3的结构与MZI型光波导的结构互补，光刻掩膜板的MZI型光波导结构区域为透光区域，而其余区域为不透光区域；
MZI型光波导结构如附图3所示，由输入和输出区(a)、输入和输出Y分支区(b)及干涉臂直波导区(c)组成，干涉臂直波导区(c)为二个，彼此平行；输入和输出区(a)为直波导，长度为1～1.5cm；输入和输出Y分支区(b)的两个分支臂为相同的余弦形函数曲线波导(余弦形函数曲线波导的传输损耗和弯曲损耗较低)，分支臂函数的曲线方程为：y＝(1-cosπx/L)·h，其中x为余弦形函数曲线沿波导方向的坐标，y为余弦形函数曲线沿垂直波导方向的坐标，h＝10～50μm为余弦弯曲结构在光刻板表面垂直于直波导方向上的投影长度，L＝1～400mm为余弦弯曲结构在光刻板表面平行于直波导方向上的投影长度；干涉臂直波导区(c)的长度为0.5～2cm，两条干涉臂间的距离为2*h；
(3)旋涂上包层材料；
在MZI型光波导芯层4上高速旋涂聚合物上包层材料，旋涂的转速为2000～10000r/min，旋涂时间为20～60s，之后在恒温平台上进行固化，固化温度为100～140℃，固化时间为10～120min，固化后形成梯形聚合物上包层5(因MZI型光波导芯层4是凸起的条形结构，可以通过控制上包层的粘度和旋涂转速，使得聚合物上包层的厚度小于或等于波导芯层结构的凸起高度，即在光波导芯层4上形成梯形结构的聚合物上包层5)，如附图5所示；
聚合物上包层材料是将石墨烯分散的N-甲基吡咯烷酮(NMP)材料掺杂在聚甲基丙烯酸甲酯中得到：具体是将甲基丙烯酸甲酯溶解在环戊酮溶液中(质量百分数为3％～20％)，然后将石墨烯分散的NMP材料(NMP的浓度为1毫克/毫升)掺杂到聚甲基丙烯酸甲酯溶液中，石墨烯分散的NMP材料与聚甲基丙烯酸甲酯溶液的体积比为(0.001～0.05)：1，在30～40℃的条件下加热搅拌8～15小时后形成混合溶液，得到上包层材料；然后将上包层材料滴在MZI型光波导芯层4上，再置于旋转涂覆机上，在2000～10000r/min的转速下旋转衬底进行涂膜，旋涂的时间为20～60s，使上包层材料涂在MZI型光波导芯层4上；再加热固化上包层材料，使上包层材料由液态变为固态，得到厚度h1为0.5～3μm、厚度h2为1～8μm的聚合物上包层5；其中h1为MZI型光波导芯层4的正上方位置处的聚合物上包层5的厚度，h2为MZI型光波导芯层4的两侧位置处的聚合物上包层5的厚度；
(4)制备电极；
在聚合物上包层5上真空蒸镀厚度为20～200nm的铝电极膜6，再在铝电极膜6上旋涂光刻胶，预匀转速为300～600r/min，旋涂时间为4～6s，然后转速为2000～5000r/min，旋涂时间为20～60s；之后放在恒温平台上进行固化，固化温度为60～90℃，固化时间为30～60min，固化后在铝电极膜6上得到光刻胶薄膜7；再采用电极掩模版8对光刻胶薄膜7进行对版曝光；
电极掩模版8为三段式结构，由有效加热区、输入和输出区、金属加热电极引脚区三部分组成，如附图4所示；其中输入和输出区、金属加热电极引脚区均为二个，金属加热电极引脚区分别记为第一金属加热电极引脚区和第二金属加热电极引脚区；输入和输出区与有效加热区相垂直，输入区、第一金属加热电极引脚区、有效加热区、第二金属加热电极引脚区、输出区依次连接；输入和输出区在有效加热区同侧，有效加热区的长度L1为1～3cm、宽度W1为10～50μm；输入和输出区的长度L2为50～200μm、宽度W2为0.3～1cm；金属加热电极引脚区的长度L3为2000～5000μm、宽度W3为500～1500μm；
具体是将电极掩模版8的有效加热区与MZI型光波导结构的一个干涉臂对版，有效加热区位于该干涉臂的正上方，有效加热区中心线与该干涉臂中心线重合，对版后进行紫外光刻，曝光强度为20～200mW/cm2，曝光时间为2～300s，曝光波长为360～370nm；曝光后移除电极掩模版8，将得到的器件放入质量分数4‰～10‰的氢氧化钠溶液显影，去除曝光的光刻胶，然后对剩余的MZI结构的光刻胶进行后烘，后烘温度为85～95℃，后烘时间为10～40min；后烘后将得到的器件放入质量分数4‰～10‰的氢氧化钠溶液中去除未被光刻胶覆盖保护的部分铝电极膜，得到铝电极9；最后将得到的器件再整体紫外曝光，曝光强度为20～200mW/cm2，曝光时间为2～300s，曝光波长为360～370nm；然后放入去胶剂(如丙酮或乙醇)中洗掉铝电极9正上方显影时起保护作用的光刻胶薄膜，露出铝电极9，便于开关测试时连接测试探针；
(5)解理端面；
最后垂直于光波导方向进行切割解理，即得到石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关。
与现有技术相比，本发明的创新之处在于：
1、本发明采用湿法刻蚀的方法，制作工艺简单，实验条件易于控制；
2、本发明采用石墨烯分散N-甲基吡咯烷酮材料掺杂，提高了上包层材料的导热系数，从而减少了开关时间，同时减少了热能在包层的消耗，降低了器件功耗；
3、本发明研制的矩形波导其折射率差可通过后烘温度调整，实现折射率差的控制。
附图说明
图1：本发明所述的石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关的结构示意图；
图2：本发明所述的石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关的制备MZI型光波导结构的工艺流程图(图中所画结构为MZI型光波导的局部(干涉臂直波导区(c))；
图3：MZI型光波导结构的示意图；
图4：电极掩膜版的结构示意图；
图5：梯形上包层的横截面；
图6：所制备器件的SEM照片；
图7：所制备器件的开关时间特性曲线。
具体实施方式
实施例1：
(1)衬底的选择及清洗
将硅基二氧化硅作为衬底1(二氧化硅层厚度5μm)，需要对衬底表面进行清洁处理；首先将衬底用丙酮溶液清洗以去除衬底表面的有机杂质，然后使用乙醇溶液清洗衬底以去除残留的丙酮溶液，最后使用去离子水反复冲洗衬底，去除表面的乙醇溶液，再使用洗耳球吹掉基片表面的去离子水；
(2)制备波导芯层；
在二氧化硅层表面旋涂光敏性聚合物芯层材料(负性SU-8-2002)，旋涂的转速为3000r/min，旋涂时间为30s；之后在恒温平台上进行前烘，前烘温度为90℃，前烘时间为30min，前烘后在二氧化硅层表面得到厚度3μm的光敏性聚合物芯层薄膜2；
采用光刻掩模版3(负性光刻板，波导部分透光)对芯层薄膜2进行紫外曝光，曝光强度为40mW/cm2，曝光时间为4.5s，曝光波长为367nm；在恒温平台上进行后烘，后烘温度为95℃，后烘时间为30min；然后置于光刻胶显影液中进行显影，湿法刻蚀除掉部分芯层薄膜2，之后用去离子水冲洗，再采用热板或烘箱对另一部分的芯层薄膜2进行坚膜，坚膜温度为120℃，坚膜时间为30min；最后降至室温，从而在衬底1上得到截面为矩形的MZI型光波导芯层4，芯层宽度为5.3μm，高度为3μm；
MZI型光波导结构如附图3所示，由输入和输出区(a)、输入和输出Y分支区(b)及干涉臂直波导区(c)组成，干涉臂直波导区(c)为二个，彼此平行；输入和输出区(a)为直波导，长度为1～1.5cm；输入和输出Y分支区(b)的两个分支臂为相同的余弦形函数曲线波导(余弦形函数曲线波导的传输损耗和弯曲损耗较低)，分支臂函数的曲线方程为：y＝(1-cosπx/L)·h，其中x为余弦形函数曲线沿波导方向的坐标，y为余弦形函数曲线沿垂直波导方向的坐标，h＝15μm为余弦弯曲结构在光刻板表面垂直于直波导方向上的投影长度，L＝3.5mm为余弦弯曲结构在光刻板表面平行于直波导方向上的投影长度；干涉臂直波导区(c)的长度为1cm，两条干涉臂间的距离为30μm；
(3)旋涂上包层材料；
在MZI型光波导芯层4上高速旋涂聚合物上包层材料，旋涂的转速为8000r/min，旋涂时间为30s，之后在恒温平台上进行固化，固化温度为120℃，固化时间为30min，固化后形成梯形聚合物上包层5；
聚合物上包层材料是将石墨烯分散的N-甲基吡咯烷酮(NMP)材料掺杂在聚甲基丙烯酸甲酯中得到：具体是将甲基丙烯酸甲酯溶解在环戊酮溶液中(质量百分数为10％)，然后将石墨烯分散的NMP材料(NMP的浓度为1毫克/毫升)掺杂到聚甲基丙烯酸甲酯溶液中，石墨烯分散的NMP材料与聚甲基丙烯酸甲酯溶液的体积比为0.00263：1，在35℃的条件下加热搅拌8小时后形成混合溶液，得到上包层材料；然后将上包层材料滴在MZI型光波导芯层4上，再置于旋转涂覆机上，在8000r/min的转速下旋转衬底进行涂膜，旋涂的时间为30s，使上包层材料涂在MZI型光波导芯层4上；再加热固化上包层材料，使上包层材料由液态变为固态，得到厚度h1为1.2μm、厚度h2为2μm的聚合物上包层5；其中h1为MZI型光波导芯层4的正上方位置处的聚合物上包层5的厚度，h2为MZI型光波导芯层4的两侧位置处的聚合物上包层5的厚度；
(4)制备电极；
在聚合物上包层5上真空蒸镀厚度为100nm的铝电极膜6，再在铝电极膜6上旋涂光刻胶BP212，预匀转速为600r/min，旋涂时间为6s，然后转速为3000r/min，旋涂时间为30s；之后放在恒温平台上进行固化，固化温度为87℃，固化时间为30min，固化后在铝电极膜6上得到光刻胶薄膜7；再采用电极掩模版8对光刻胶薄膜7进行对版曝光；
电极掩模版8为三段式结构，由有效加热区、输入和输出区和金属加热电极引脚区三部分组成，如附图4所示，其中输入和输出区和金属加热电极引脚区均为二个，金属加热电极引脚区分别记为第一金属加热电极引脚区和第二金属加热电极引脚区；输入和输出区与有效加热区相垂直，输入区、第一金属加热电极引脚区、有效加热区、第二金属加热电极引脚区、输出区依次连接；输入和输出区在有效加热区同侧，有效加热区的长度L1为1cm、宽度W1为15μm；输入和输出区的长度L2为50μm、宽度W2为0.3cm；金属加热电极引脚区的长度L3为3000μm、宽度W3为1000μm。
具体是将电极掩模版8的有效加热区与MZI型光波导结构的一个干涉臂对版，有效加热区位于该干涉臂的正上方，有效加热区中心线与该干涉臂中心线重合，对版后进行紫外光刻，曝光强度为40mW/cm2，曝光时间为2s，曝光波长为367nm；曝光后移除电极掩模版8，将得到的器件放入质量分数5‰的氢氧化钠溶液显影，去除曝光的光刻胶，然后对剩余的MZI结构的光刻胶进行后烘，后烘温度为95℃，后烘时间为10min；后烘后将得到的器件放入质量分数5‰的氢氧化钠溶液中去除未被光刻胶覆盖保护的部分铝电极膜，得到铝电极9；最后将得到的器件再整体紫外曝光，曝光强度为40mW/cm2，曝光时间为4s，曝光波长为367nm；然后放入乙醇中洗掉铝电极9正上方的显影时起保护作用的光刻胶，露出铝电极9以便开关测试的时候连接测试探针；
(5)解理端面；
最后垂直于光波导方向进行切割解理，即得到石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关。
按照以上工艺流程制备出的器件的SEM照片如附图6所示，然后进行测试；输入、输出采用石英光纤耦合(芯径9μm)，一端输入光纤输入功率1mW，另外一端用光纤耦合输出，输出的另外一端连接光功率计测量芯片输出光纤的损耗。该矩形结构的热光开关的开关性能良好，在1550nm波段的波长下实现了开关时间分别为40μs和80μs，测试结果如附图7所示，消光比为15.8dB以及器件的功耗为7.68mW。

Claims (6)

1.一种石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关的制备方法，其步骤如下：
(1)衬底的选择及清洗；
将硅基二氧化硅作为衬底(1)，首先将衬底用丙酮溶液清洗以去除衬底表面的有机杂质，然后使用乙醇溶液清洗衬底以去除残留的丙酮溶液，最后使用去离子水反复冲洗衬底，去除衬底表面的乙醇溶液，再吹掉基片表面的去离子水；
(2)制备波导芯层；
在二氧化硅层表面旋涂光敏性聚合物芯层材料，旋涂的转速为2000～5000r/min，旋涂时间为20～60s；之后在恒温平台上进行前烘，前烘温度为60～90℃，前烘时间为30～60min，前烘后在二氧化硅层表面得到厚度1～100μm的光敏性聚合物芯层薄膜(2)；
采用与需要制备的MZI型光波导的结构相同或互补的光刻掩模版(3)对芯层薄膜(2)进行紫外曝光，曝光强度为20～200mW/cm2，曝光时间为4～300s，曝光波长为360～370nm；曝光后在恒温平台上进行后烘，后烘温度为60～90℃，后烘时间为30～60min；然后置于显影液中进行显影，湿法刻蚀除掉部分曝光或未曝光的芯层薄膜(2)，之后用去离子水冲洗；再对剩下的芯层薄膜(2)进行坚膜，坚膜温度为60～150℃，坚膜时间为30～60min；最后降至室温，从而在衬底(1)上得到截面为矩形的MZI型光波导芯层(4)，芯层宽度为3～10μm，高度为2～10μm；
(3)旋涂上包层材料；
在MZI型光波导芯层(4)上高速旋涂聚合物上包层材料，旋涂的转速为2000～10000r/min，旋涂时间为20～60s，之后在恒温平台上进行固化，固化温度为100～140℃，固化时间为10～120min，固化后形成梯形的厚度h1为0.5～3μm、厚度h2为1～8μm的聚合物上包层(5)；其中h1为MZI型光波导芯层(4)的正上方位置处的聚合物上包层(5)的厚度，h2为MZI型光波导芯层(4)的两侧位置处的聚合物上包层(5)的厚度；
(4)制备电极；
在聚合物上包层(5)上真空蒸镀厚度为20～200nm的铝电极膜(6)，再在铝电极膜(6)上旋涂光刻胶，预匀转速为300～600r/min，旋涂时间为4～6s，然后转速为2000～5000r/min，旋涂时间为20～60s；之后放在恒温平台上进行固化，固化温度为60～90℃，固化时间为30～60min，固化后在铝电极膜(6)上得到光刻胶薄膜(7)；再采用电极掩模版(8)对光刻胶薄膜(7)进行对版曝光，得到铝电极(9)；
电极掩模版(8)为三段式结构，由有效加热区、输入和输出区、金属加热电极引脚区三部分组成；其中输入和输出区、金属加热电极引脚区均为二个，金属加热电极引脚区分别记为第一金属加热电极引脚区和第二金属加热电极引脚区；输入和输出区与有效加热区相垂直，输入区、第一金属加热电极引脚区、有效加热区、第二金属加热电极引脚区、输出区依次连接；输入和输出区在有效加热区同侧，有效加热区的长度L1为1～3cm、宽度W1为10～50μm；输入和输出区的长度L2为50～200μm、宽度W2为0.3～1cm；金属加热电极引脚区的长度L3为2000～5000μm、宽度W3为500～1500μm；
(5)解理端面；
最后垂直于光波导方向进行切割解理，即得到石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关。
2.如权利要求1所述的一种石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的光敏性聚合物芯层材料为正性光敏材料或负性光敏材料，正性光敏材料为BP212或BP218，负性光敏材料为SU-8-2002或SU-8-2005。
3.如权利要求1所述的一种石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的MZI型光波导结构由输入和输出区(a)、输入和输出Y分支区(b)及干涉臂直波导区(c)组成，干涉臂直波导区(c)为二个，彼此平行；输入和输出区(a)为直波导，长度为1～1.5cm；输入和输出Y分支区(b)的两个分支臂为相同的余弦形函数曲线波导(余弦形函数曲线波导的传输损耗和弯曲损耗较低)，分支臂函数的曲线方程为：y＝(1-cosπx/L)·h，其中x为余弦形函数曲线沿波导方向的坐标，y为余弦形函数曲线沿垂直波导方向的坐标，h＝10～50μm为余弦弯曲结构在光刻板表面垂直于直波导方向上的投影长度，L＝1～400mm为余弦弯曲结构在光刻板表面平行于直波导方向上的投影长度；干涉臂直波导区(c)的长度为0.5～2cm，两条干涉臂间的距离为2*h。
4.如权利要求1所述的一种石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述的聚合物上包层材料是将甲基丙烯酸甲酯溶解在环戊酮溶液中，质量百分数为3％～20％；然后将石墨烯分散的N-甲基吡咯烷酮材料掺杂到聚甲基丙烯酸甲酯溶液中，石墨烯分散的N-甲基吡咯烷酮材料中N-甲基吡咯烷酮的浓度为1毫克/毫升；石墨烯分散的NMP材料与聚甲基丙烯酸甲酯溶液的体积比为(0.001～0.05)：1；最后在30～40℃的条件下加热搅拌8～15小时后形成混合溶液，即为聚合物上包层材料。
5.如权利要求1所述的一种石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关的制备方法，其特征在于：步骤(4)制备电极是将电极掩模版(8)的有效加热区与MZI型光波导结构的一个干涉臂对版，有效加热区位于该干涉臂的正上方，有效加热区中心线与该干涉臂中心线重合，对版后进行紫外光刻，曝光强度为20～200mW/cm2，曝光时间为2～300s，曝光波长为360～370nm；曝光后移除电极掩模版8，将得到的器件放入质量分数4‰～10‰的氢氧化钠溶液显影，去除曝光的光刻胶，然后对剩余的MZI结构的光刻胶进行后烘，后烘温度为85～95℃，后烘时间为10～40min；后烘后将得到的器件放入质量分数4‰～10‰的氢氧化钠溶液中去除未被光刻胶覆盖保护的部分铝电极膜，得到铝电极9；最后将得到的器件再整体紫外曝光，曝光强度为20～200mW/cm2，曝光时间为2～300s，曝光波长为360～370nm；然后放入去胶剂中洗掉铝电极(9)正上方显影时起保护作用的光刻胶薄膜，露出铝电极(9)，便于开关测试时连接测试探针。
6.一种石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关，其特征在于：是由权利要求1～5任何一项所述的方法制备得到。
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