CN117280273A - 电光调制器和形成电光调制器的方法 - Google Patents

电光调制器和形成电光调制器的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117280273A
CN117280273A CN202280031723.0A CN202280031723A CN117280273A CN 117280273 A CN117280273 A CN 117280273A CN 202280031723 A CN202280031723 A CN 202280031723A CN 117280273 A CN117280273 A CN 117280273A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
insulating layer
electrode
layer
electro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280031723.0A
Other languages
English (en)
Inventor
托马斯·詹姆士·巴德科克
伊沃尔·吉尼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Paragraf Ltd
Original Assignee
Paragraf Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Paragraf Ltd filed Critical Paragraf Ltd
Publication of CN117280273A publication Critical patent/CN117280273A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
    • G02F1/0305—Constructional arrangements
    • G02F1/0316—Electrodes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/0009—Materials therefor
    • G02F1/0018—Electro-optical materials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
    • G02F1/035—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L31/02327—Optical elements or arrangements associated with the device the optical elements being integrated or being directly associated to the device, e.g. back reflectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/12—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
    • H01L31/16—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources
    • H01L31/161—Semiconductor device sensitive to radiation without a potential-jump or surface barrier, e.g. photoresistors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

提供了一种电光调制器，包括：基板，其中嵌入有波导材料的第一通道，基板和波导材料一起提供基本上平坦的上表面；第一绝缘层，其位于上表面上并跨上表面；以及石墨烯层，其布置在第一绝缘层上并且在波导材料的第一通道的至少第一部分上方；第二绝缘层，其设置在石墨烯层上并跨石墨烯层；其中，石墨烯层提供第一电极，并且其中，第二电极(优选地是非石墨烯)是：(i)设置在第二绝缘层上，至少与波导材料的第一通道的第一部分交叠，或者(ii)设置在基板内，至少布置波导材料的第一通道的第一部分之下。

Description

电光调制器和形成电光调制器的方法
本发明提供了一种电光调制器和形成电光调制器的方法。具体地，电光调制器包括作为第一电极的石墨烯层和作为第二电极的非石墨烯层。本发明还提供了用于形成包括这种石墨烯层作为电极的电光调制器的方法，特别是包括通过低压化学气相沉积形成氮化硅层的方法。
二维材料(石墨烯是其中最突出的材料之一)，是目前研究的热点。特别是石墨烯，在理论上和近年来的实践中都显示出非凡的特性。石墨烯的电子特性尤其显着，使得电子设备的生产比基于非石墨烯的设备提高了几个数量级。石墨烯还表现出独特的光学特性，使得石墨烯已经被用于例如电光调制器的电光设备。电光调制器(EOM)是一种可以用于通过电控制信号来控制光的功率或幅度、相位、频率或偏振的设备。工作原理基于电光效应，即由电场引起的介质折射率的改变。
IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 23(1),94–100(2017)“Graphene Modulators and Switches Integrated on Silicon and SiliconNitride Waveguide”公开了一种包含单层石墨烯(SLG)和双层石墨烯(DLG)配置的电光调制器。Nanoscale Research Letters(2015)10:199“Graphene-based opticalmodulators”提供了一种基于石墨烯的电光调制器及其功能机制的纳米综述。J.Phys.D:Appl.Phys.53:233002(2020)“Review of graphene modulators from the low to thehigh figure of merits”提供了本领域已知的石墨烯调制器的最新综述和全面概述。石墨烯已经用于电光调制器，通过主动调节单层石墨烯片的费米能级并因此调节其透明度来实现调制。
Nature 474(7349),64–67(2011)“Agraphene-based broadband opticalmodulator”公开了一种具有0.1dBμm-1电吸收调制的千兆赫石墨烯调制器，其在环境条件下，在1.35μm至1.6μm的波长上工作。强电吸收效应源于二维材料独特的电子结构。石墨烯通过机械转移到硅波导上而被引入到设备中。US2014/056551 A1涉及共享相同发明人和作者的相同主题。
同样，Nat.Photon.9(8),511–514(2015)“30GHz Zeno-based Graphene Electro-optic Modulator”and Nanophotonics 10(1),99–104(2021)“High-performanceintegrated graphene electro-optic modulator at cryogenic temperature”公开了一种石墨烯EOM，其包括与氮化硅波导集成的双层石墨烯电容器，石墨烯片由氧化铝层分隔开。石墨烯在铜基板上以CVD生长，并通过电化学分层法转移。WO 2016/073995 A1涉及共享相同发明人和作者的相同主题。
CN 110989216 A涉及一种使用波导层的石墨烯光调制器结构设计，该波导层优选地由一组高折射率波导和低折射率波导组成。
CN 105022178 A提供了一种基于平面波导的石墨烯相位光调制器。
US 2020/149152 A1涉及一种用于合成石墨烯图案的方法以及一种可以通过直接合成石墨烯图案来制造的电光调制器。
Nat.Photon.12,40–44(2018)“Graphene–silicon phase modulators withgigahertz bandwidth””公开了一种集成在Mach-Zehnder干涉仪配置中的石墨烯相位调制器
“Platform for ultra-strong modulation in hybrid silicon nitride/2Dmaterial photonic structures"2020 Conference on Lasers and Electro-Optics(CLEO 2020)，涉及一种集成在氮化硅光子平台上的石墨烯-TMD调制器。
ACS Nano 15,3171–3187(2021)“Wafer-Scale Integration of Graphene-BasedPhotonic Devices”公开了一种基于SLG的晶圆级光子技术的完整工艺流程。
作为与CMOS工艺兼容的材料，石墨烯具有更多优势。因此，与硅基调制器相比，石墨烯具有减少设备占用空间的潜力，并且可以与现有的硅基电子制造工艺集成。然而，仍然需要能够发挥石墨烯潜力的电光调制器，以提供能够用于商业光子设备的EOM。同样，仍然需要能够以足够的一致性和可靠性来制造这样的设备以用于商业设备生产的合适方法。石墨烯转移工艺不能满足这一严格要求，因此不适合大规模生产基于石墨烯的设备。
EP 2 584 397A1公开了一种光学电吸收调制器，其包括两个石墨烯片和形成在半导体层的上表面上的脊光波导。石墨烯转移工艺允许石墨烯施加在脊光波导上，从而覆盖波导上表面和侧表面。
US10,775,651B2公开了一种双层石墨烯光调制器及其制造方法。该设备包括基板、设置在基板上方的第一电绝缘材料、设置在第一电绝缘材料中并且被第一电绝缘材料分隔开的第一石墨烯层和第二石墨烯层。波导设置在第一电绝缘材料上，其中波导覆盖第一石墨烯层和第二石墨烯层两者。
本发明总体上属于光子集成电路(PIC)领域，光子集成电路(PIC)也被称为集成光路。尽管石墨烯具有彻底改变包括集成光子技术在内的许多领域的潜力，但现有技术未能提供能够提供石墨烯独特特性(特别是对于此类电子设备的大规模生产)的可靠方法和/或设备。
发明人开发本发明的目的是克服现有技术中的问题并提供改进的电光调制器和相关的制造方法，或者至少提供商业上有用的替选方案。
发明内容
根据第一方面，本发明提供了一种电光调制器，包括：
基板，该基板中嵌入有波导材料的第一通道，该基板和波导材料一起提供基本上平坦的上表面，
第一绝缘层，其位于上表面上并跨上表面；
石墨烯层，其布置在第一绝缘层上并且在波导材料的第一通道的至少第一部分上方；以及
第二绝缘层，其设置在石墨烯层上并跨石墨烯层；
其中，石墨烯层提供第一电极，并且其中，第二电极(优选地是非石墨烯)是：
设置在第二绝缘层上，至少与波导材料的第一通道的第一部分交叠，或者是
设置在基板内，至少布置在波导材料的第一通道的第一部分之下。
现在将进一步描述本公开内容。在下方的段落中，将更详细地限定本公开内容的不同方面/实施方式。如此限定的每个方面/实施方式可以与任何其他方面/实施方式或多个方面/多个实施方式结合，除非明确相反指示。特别地，指示为优选或有利的任何特征可以与指示为优选或有利的任何其他特征或特性相结合。
已知的基于石墨烯的电光调制器包括作为电极的单层石墨烯或夹在绝缘体层之间的双层石墨烯，以及其他更不寻常的配置。这些调制器中的石墨烯是通过已知的机械转移工艺提供的。本发明人已经开发出包含可通过CVD获得的石墨烯的本电光调制器，其不遭受与转移的石墨烯相关联的缺点(例如铜和聚合物污染以及例如撕裂和起皱等物理损坏)。本发明人试图通过CVD直接引入高质量石墨烯，但发现了与这种方法相关联的问题。因此，与现有技术不同，本发明人已经发现，包括非石墨烯第二电极的电光调制器与CVD石墨烯结合提供了有利的技术优势。CVD石墨烯可以降低接触电阻和薄层电阻，从而降低能耗。减少的杂质可以同时提高载流子迁移率，从而提高设备的调制速度。
本发明的电光调制器包括基板，该基板具有嵌入其中的波导材料的第一通道。具有嵌入式波导材料的基板可以是本领域已知的包含波导的任何基板。所谓“嵌入”，是指波导材料形成基板主体的一部分，并形成基本平坦的上表面的一部分。这是与凸起的波导相比的本领域的传统术语。在本领域中，基板的周围介质可以被称为“包层”并且其用于将光限制在波导中。波导和波导材料在本领域中是公知的并且形成许多集成光学设备的基本元件。波导通常采用通道的形式，其尺寸足以将光限制在二个维度中。因此，垂直于嵌入式波导的第三维度(即光行进方向)的横截面通常基本上是矩形的，但是应当理解，波导通道可以采用本领域已知的任何其他形状和/或可以是更大的结构的一部分。(例如圆环谐振器，在这种情况下，光行进的方向可以被视为切线)。类似地，波导可以分支，或者通道可以交叉并具有弯曲或弯折的结构，并且可以被视为纳米光子线。波导可以分支用于分束，也可以交叉用于相交。
优选地，波导材料的宽高比为1.5:1至10:1。优选地，嵌入式波导材料的横截面高度(基本上垂直于石墨烯层的尺寸)为至少100nm，优选地至少200nm。高度可以小于500nm，优选地小于400nm，例如100nm至500nm，优选地200nm至400nm。宽度(基本平行于石墨烯层并垂直于光行进方向的尺寸)可以为至少150nm，优选地至少300nm，优选地至少500nm。宽度可以小于1500nm，优选地小于1200nm。氮化硅是如本文所述的优选波导材料，与其他波导材料相比，其通常具有较低的散射损耗并且因此可以优选地更宽。氮化硅波导的宽高比可以优选地为3:1至10:1，而硅波导的宽高比可以优选地为1.5:1至5:1。
如将理解的，波导材料与波导材料嵌入其中的基板材料相比具有更高的折射率。优选用于本发明的EOM的常见基板是二氧化硅基板。二氧化硅可以在体硅基板上形成上层，波导材料嵌入在二氧化硅内。优选地，基板可以是CMOS晶片，其可以具有嵌入在基板内的相关联的电路。因此，本EOM的基板可以包括硅晶片或CMOS晶片。在其他实施方式中，基板可以包括III/V族半导体。
优选地，波导材料是氮化硅、非有意掺杂硅或n掺杂硅。如本文所使用的，氮化硅同样指本领域公知的SiNx，并且包括其中x为1.33的理想化学计量比(即Si3N4)。其中x低至0.5的富硅层在本领域中仍被称为氮化硅。非有意掺杂硅意指基本上未掺杂的硅，尽管硅可能具有不可避免的或最小的掺杂。硅的本征载流子密度通常约为1010cm-3，掺杂硅的载流子密度通常约为1013cm-3或更高和/或约为1020cm-3或更低，约为5x1019cm-3或更低，或约为1019cm-3或更低。N型掺杂元素通常选自磷、砷、锑、铋和锂，而其他元素包括锗、氮、金和铂。非有意掺杂硅因此可以被认为在约1010cm-3至约1013cm-3、优选地约1010至约1012cm-3的范围内。
其它合适的波导材料是本领域已知的，并且包括诸如铌酸锂(LiNbO3)和钽酸锂(LiTaO3)以及砷酸氧钛钾(KTA:KTiOAsO4)和磷酸氧钛钾(KTP:KTiOPO4)的材料，其通常落入下式MTiOXO4，其中M是碱金属或氨，X是磷和/或砷。同样，基板(作为包层)可以由任何适当的较低折射率材料形成，该材料包括已经被适当掺杂的上述材料，例如MgO或ZnO。替选地，基板(包层)可以是如上所述的MgO或ZnO、或SiO2。同样，基板可以包括另外的底层(例如硅)，在其上提供波导和包层。其他常见的波导材料包括III-V族半导体，例如包括砷化铟和/或磷化镓的III-V族半导体，例如InGaAsP和AlInGaAs。锗也是一种合适的波导材料。
EOM包括第一绝缘层，其位于波导嵌入的基板的基本平坦的上表面上并跨该上表面。如本文所述，“上”意味着直接在上，使得EOM的第一绝缘层与基板和波导材料的上表面直接接触。基本上平坦的上表面优选地具有小于2nm、优选地小于1nm、更优选地小于0.5nm并且甚至更优选地小于0.25nm的算术表面粗糙度(Ra)。这样光滑的表面允许通过CVD直接在其上形成高质量的石墨烯，而石墨烯本身基本上是平坦的。发明人已经发现，石墨烯层中的褶皱和其他缺陷例如通过电荷散射导致石墨烯的电子和光学特性的退化。发明人已经发现，电荷散射对设备性能(例如调制效率和消光比)产生负面影响，因此通过由CVD直接在第一绝缘层上提供石墨烯而获得改进的设备。
绝缘层具有电绝缘性。这样的材料在本领域中是公知的，并且优选地具有在室温(22℃)下测量到的小于10-5S/cm、优选地小于10-6S/cm的电导率。替选地，这可以相对于材料带隙来测量；硅具有约1.1eV至约1.6eV的带隙，而绝缘体的带隙大得多，通常大于3eV，优选地大于4eV。
第一绝缘层的厚度优选地约1nm至约100nm，优选地约2nm至约50nm，更优选地约3nm至约50nm，甚至更优选地约5nm至约30nm。由于对调制效率的影响，较厚的层不太优选。虽然第一绝缘层可以优选地尽可能地薄以提高“选通效率”(即，石墨烯的费米能对所施加的偏置电压的敏感性)，但是薄绝缘层也会增加电容，这导致带宽减少。因此，第一绝缘层可以具有高介电常数以提高选通效率(即，包括所谓的“高k电介质”，例如本文描述的材料，或者优选地由所谓的“高k电介质”组成)。绝缘层的介电常数(k)可以大于2，优选地大于3，甚至更优选地大于4(当在室温下以1kHz测量时)。介电常数可以大得多，例如大于10。例如，k可以约为16。
优选地，第一绝缘层包括多于一层的不同绝缘材料。因此，可以在基板和波导的上表面上形成合适的绝缘材料，同时可以在其上形成用于石墨烯生长的优选材料。因此，在特别优选实施方式中，第一绝缘层包括位于基板和波导的上表面上的氧化硅层或氮化硅层，优选地为氮化硅。如本文所述，SiNx可以通过低压化学气相沉积(LPCVD)形成。在一些优选实施方式中，嵌入式波导也是氮化硅。
还优选的是，第一绝缘层包括金属氧化物层或由金属氧化物层组成。该层可以是任何金属氧化物中的一种或更多种：Al2O3,HfO2,MgO,MgAl2O4,ZnO,Ga2O3,TiO2,SrTiO3,LaAlO3,Ta2O5,LiNbO3,Y2O3,Y-稳定的ZrO2(YSZ),ZrO2,Y3Al5O12(YAG)。甚至更优选地，第一绝缘层包括铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物，优选地为氧化铝或氧化铪。
优选地，金属氧化物层设置在如上所述的氧化硅或氮化硅层上，以形成包括多于一层的绝缘层。金属氧化物层提供上表面，然后在上表面上提供石墨烯，石墨烯优选地通过如本文所述的CVD生长。发明人发现，在CVD所需的相对较高的温度下生长石墨烯之后，波导结构保持完整，并且波导保持其尖锐/平滑的界面。因此，本发明的EOM需要平坦表面，在该平坦表面上可以提供石墨烯以在波导材料上方和上方延伸(与本领域中的脊波导不同，在脊波导中，转移的石墨烯可以折叠在波导材料的突出脊的侧面上方)。通过CVD可获得的基本平坦的石墨烯具有特别高的质量，使得与两种材料相关联的有利益处可以保留在最终设备中。特别地，二维材料是半金属，其在费米能级处的态密度基本上为零，这是因为其电子结构采取在所谓的狄拉克点处相遇的两个锥体的形式。在狄拉克点附近，载流子可以被建模为无质量费米子，并且在原始石墨烯中，电子可以被具有宽范围能量的入射光子激发，其中只允许带间跃迁。原始石墨烯的透射率基本上与频率无关，导致每个单个的单层约2.3％的恒定吸收。因此，本发明的设备可以跨较宽的波长光谱，优选地从可见光到中红外(mid-IR)波长(如本领域惯常的那样)。
优选地，该设备调制至少300nm至8000nm的光、优选地500nm至4000nm的光、优选地1000nm至2000nm的光、最优选地1250nm至1600nm的光。在一个实施方式中，1500nm至1600nm的电信波长是优选的。大约1550nm的这个范围是用于光纤传输的所谓“长波长”，其通常用于更高速度和更高带宽的应用。在其他优选实施方式中，所谓的“短波长”传输范围优选地为800nm至900nm(即约850nm，并且通常为多模光纤)以及1250nm至1350nm(即约1300nm)。通常，单模光纤用于在1300nm和1550nm的较高波长下工作的电信中。
如将理解的，需要选择适当透明度的波导材料用于在期望的波长下工作。举例来说，硅对于约1.1μm以上直至约8μm的光是透明的。铌酸锂在约250nm至约4μm范围内是透明的，氮化硅在约250nm至约8μm范围内是透明的。因此，优选的是，波导材料对1250nm至1600nm范围内的光是透明的，并且如上所述，SiNx、n掺杂硅或非有意掺杂硅是合适的优选示例。通过施加栅极电压可以电调整石墨烯的费米能级。通过费米能级进行调整，可以调整可用于带间跃迁的态密度。因此，施加栅极电压允许石墨烯变得基本上透明并且由于所谓的泡利阻塞而允许光的透射。当费米能量增加到光子能量的一半以上时，就会发生这种情况，从而抑制载流子从价带激发到导带。发明人已经发现，可以利用可通过CVD直接获得的更高质量和更均匀的石墨烯来改进调制。
因此，电光调制器包括布置在第一绝缘层上并且在波导材料的第一通道的至少第一部分上方的石墨烯层。石墨烯层可以被图案化，例如通过本领域已知的激光或等离子体蚀刻被图案化。石墨烯被图案化，使得石墨烯层的至少一部分在底层波导的第一部分上方直接延伸。换句话说，波导通道的至少一部分位于垂直于二维石墨烯层的方向上的位置。第一部分指的是波导通道宽度的一部分。优选地，第一部分是宽度的至少50％，优选地是宽度的至少75％。甚至更优选地，石墨烯布置在波导通道的至少整个宽度之上。如将理解的，石墨烯可以仅在嵌入在底层基板中的波导通道的整个长度的一部分上方延伸。在实施方式中，石墨烯层在波导通道的长度的多个部分上方延伸，提供栅格型结构。石墨烯在其上方延伸的波导材料的长度(即，至少在任何单独的连续部分中和/或作为多个部分的总和)可以是至少5μm，优选地至少10μm，优选地至少30μm，更优选地至少50μm，甚至更优选地至少100μm和/或至多1cm，优选地至多1mm，更优选地至多500μm，甚至更优选地至多250μm。没有具体的上限，因为在更长的长度下，可以实现更大的吸收，但收益减少；通常优选尽可能小的设备。因此，在一些实施方式中，优选长度为至多100μm，优选长度为至多75μm，并且更优选长度为至多50μm。
本领域已知石墨烯可以直接在基板的非金属表面上合成、制造、形成。这些非金属表面包括硅和蓝宝石以及其他更奇特的表面，例如III-V族半导体。本发明人已经发现用于制造高质量石墨烯、特别是直接在这样的非金属表面上制造高质量石墨烯的最有效的方法是在WO 2017/029470中公开的方法，并且在本文中进行了更详细地描述。WO 2017/029470的方法理想地使用MOCVD反应器执行。虽然MOCVD代表金属有机化学气相沉积，因为其起源是为了从金属有机前体(例如AlMe3(TMAl)和GaMe3(TMGa))制造半导体材料(例如AlN和GaN)，但这样的设备和反应器是公知的并且被本领域技术人员理解为适合与非金属有机前体一起使用。MOCVD可以与金属有机气相外延(MOVPE)同义使用。
石墨烯是一种公知的二维材料，指的是碳的同素异形体，包括六边形晶格中的单层碳原子。如本文所使用的，石墨烯和石墨烯层是指一层或更多层石墨烯。优选地，石墨烯层是石墨烯单层，也可以被称为单层石墨烯片。然而，可以使用多层石墨烯，在这种情况下，2层或3层石墨烯可能是优选的。在一些实施方式中，如本领域公知的，石墨烯可以是掺杂的(n型或p型)。WO 2017/029470中还描述了形成掺杂的石墨烯的方法。掺杂的石墨烯可以优选地具有高达1013cm-2的载流子密度、优选地高达5x1012cm-2的载流子密度。
EOM还包括设置在石墨烯层上并跨石墨烯层的第二绝缘层。在石墨烯可能已经被图案化从而暴露第一绝缘层的情况下，第二绝缘层也在第一绝缘层暴露的部分上，因此通过绝缘材料将石墨烯层基本上封装起来。这样会保护石墨烯层免受大气污染，否则会导致石墨烯层的电荷载流子密度和费米能级的不期望的漂移。因此，EOM的操作受到这种大气污染的负面影响。如本文所述，可以蚀刻或以其他方式去除一个或更多个部分，以便允许形成到石墨烯层的欧姆接触。
本文描述的用于第一绝缘层的材料可以同样地用于第二绝缘层。类似地，厚度如针对第一绝缘层所描述的并且优选地小于100nm。这允许对石墨烯的费米能级进行灵敏的偏置调整。优选地，第二绝缘层包括铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物，优选地由铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物组成。优选地，氧化物是氧化铝或氧化铪。还优选地是，第二绝缘层由与第一绝缘层的上层相同的材料形成。如本文所述，这样的层可以通过诸如ALD的方法来形成，该方法特别适合于直接在石墨烯上生长，而不会对石墨烯层造成不期望的掺杂或损坏，并且在一些实施方式中，用于提供进一步基本平坦的上表面，在该上表面上可以提供非石墨烯电极。
石墨烯层为电光调制器提供第一电极。也就是说，当电光调制器被连接至电路中时，并且在使用时，可以向石墨烯层施加电流。电接触，例如本领域已知的欧姆接触，可以用于接触石墨烯层以连接至电子电路中。
电光调制器还包括第二电极，其优选地为非石墨烯电极。虽然本文将第二电极讨论为非石墨烯电极，但在次优选实施方式中，应当理解的是，在所有情况下，电极可以替代地为石墨烯电极。
与第一石墨烯电极一样，非石墨烯第二电极也可以设置有接触，例如欧姆接触，以便允许连接至电子电路。优选地，通过不涉及将包括第一石墨烯电极的电光调制器的中间体加热至大于500℃的温度的方法来提供第二电极，优选地通过不涉及加热至大于400℃，优选地不大于300℃，优选地不大于200℃，优选地不大于100℃，甚至更优选地基本上没有任何加热(即，没有对中间体进行特定加热，但应理解的是，根据所采用的方法，在第二电极的沉积期间温度可能会波动)。因此，优选的是，不通过化学气相沉积(CVD)方法来提供(或形成或沉积)第二电极。优选地，通过物理气相沉积(PVD)来提供第二电极。
在一个实施方式中，非石墨烯第二电极设置在波导材料的第一通道的第一部分的至少一部分上方的第二绝缘层上。换言之，第二电极至少与第一部分交叠，以便在第一部分的至少一部分上方延伸(其中，第一部分优选地是如本文所述的波导通道的整个宽度)。同样，第二电极优选地布置在波导通道的至少整个宽度上方(从而位于整个第一部分上方)。第二绝缘层提供基本上平坦的表面，在该表面上可以设置第二电极。第二电极设置在波导材料的第一通道的至少第一部分上方，并且因此在石墨烯电极的相应部分上方。因此，两个电极形成电容器型布置。
当第二电极设置在石墨烯层上方时，该电极可以位于波导材料的光学模式内。在这种情况下，特别优选地第二电极是透明电极。合适的材料是本领域公知的，其中氧化铟锡(ITO)、氧化铟镓锌(InGaZnO；也被称为IGZO)和非晶硅是优选的。因此，第二电极优选地包括ITO、IGZO或非晶硅。
在另一实施方式中，第二电极设置在基板内，至少布置在波导材料的第一通道的第一部分之下。换言之，第二电极至少布置在第一部分之下，以便在第一部分的至少一部分下方延伸(其中第一部分优选地是如本文所述的波导通道的整个宽度)。同样，第二电极优选地布置在波导通道的至少整个宽度的下方(从而位于整个第一部分的下方)。优选地，在基板内一体地形成第二电极与波导材料的第一通道。因此，在一些实施方式中，波导材料的第一通道本身可以充当第二电极。因此，波导材料是导电的。优选地，电导率为至少10-2S/cm(Ω-1cm-1)，优选地为至少10-1S/cm，更优选地为至少100S/cm。优选地，当第二电极设置在基板内时，第二电极包括n掺杂的硅。优选地，载流子浓度为至少1012cm-3，优选地为至少1013cm-3。通常，硅的掺杂量不大于约1019cm–3。N掺杂的硅特别优选地作为适合用作波导材料的导电材料。如将理解的，第二电极包括例如n掺杂的硅的另外的通道，其嵌入在基板内并且延伸至基板的暴露表面以用于连接至电子电路。这种嵌入式电极(包括那些与波导材料一体形成的电极)在本领域中是公知的。在一些实施方式中，波导材料是轻n掺杂的硅(例如，至少1012cm-3至1014cm-3)，并且第二电极的连接通道是重n掺杂的硅(例如，至少1014cm-3至1019cm–3)以改善传导，而不影响波导材料的折射率。
如本文所述，电光调制器的优选实施方式包括第一绝缘层，该第一绝缘层包括铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物，优选地为氧化铝或氧化铪。此外，第一绝缘层优选地还包括直接位于基板的上表面上的氮化硅层，由此绝缘层包括氮化硅层上的氧化物。
在本发明的一些具体实施方式中，优选的是，波导材料包括SiNx，第二电极设置在第二绝缘层上，并且第二电极包括ITO、InGaZnO或非晶硅。
在另一个优选的具体实施方式中，波导材料包括非有意掺杂硅，第二电极设置在第二绝缘层上，并且第二电极包括ITO、InGaZnO或非晶硅。
在另一优选的具体实施方式中，第二电极设置在基板内，并且第二电极和波导材料由n掺杂的硅一体地形成。
在优选实施方式中，电光调制器还包括与波导材料的第一通道平行且在上方与之对准的波导材料的第二通道。第二通道在第一通道上方的对准使得能够通过单个石墨烯层来调制光。优选地，第二波导的横截面尺寸与第一波导基本相同。
当第二电极嵌入基板内时，波导材料的第二通道优选地设置在第二绝缘层上。替选地，在第二电极设置在第二绝缘层上的实施方式中，波导材料的第二通道可以优选地设置在第二电极上。如将理解的，第二通道平行于波导材料的第一通道延伸并且超出包括石墨烯和非石墨烯电极的“有源区域”。因此，在波导材料的第一通道不直接位于石墨烯层和/或特别是第二电极下方的部分，第二通道也设置在第二绝缘层上。
替选地，还优选的是，电光调制器还包括第三绝缘层(例如本文所述的氧化物)，当第二电极设置在第二绝缘层上时，第三绝缘层设置在第二绝缘层和第二电极上。优选地，第二绝缘层和第三绝缘层由相同的材料组成。然后，可以将波导材料的第二通道设置在第三绝缘层上并且波导材料的第二通道在波导材料的第一通道、石墨烯层的第一部分和第二电极上方。在形成第二波导之前，通过在中间体中引入第三绝缘层，可以通过在第三绝缘层的单一材料表面上沉积通道来形成更加均匀的波导。此外，第三绝缘层用于在第二波导的形成期间保护第二电极。
如本文所述，EOM还可以包括接触以使得第一电极和第二电极能够连接至电路。优选地，接触是欧姆接触并且均设置成与第一电极或第二电极接触。这可以通过蚀刻适当的绝缘层以暴露电极来实现。在一些实施方式中，可以同时对适当的绝缘层的一部分和下面电极的相应部分进行蚀刻，从而暴露电极的边缘。因此，优选的是，欧姆接触被设置成与电极的边缘接触，优选地与石墨烯层的边缘接触。通过在石墨烯层的边缘处设置欧姆接触，可以通过将石墨烯与欧姆接触之间的接触面积最小化来避免石墨烯层的非有意掺杂。此外，发明人发现，与将欧姆接触设置在石墨烯表面上相比，在石墨烯边缘处的电荷注入更有效。
欧姆接触通常设置在距波导足够的距离处，不会影响光的传播。在一些实施方式中，接触设置在距波导至少300nm处，优选地至少500nm。优选地，欧姆接触是金属接触，优选地选自钛、镍、铬、铂、钯和铝中的一种或更多种。特别优选的接触是Ti/Al和Ni/Al。优选地，接触不包含金。
本发明的其他方面提供了一种包括根据任一前述权利要求所述的电光调制器的电路。因此，第一和第二电极将提供设备与电路的其余部分的连接性。应当理解，作为电光调制器，在使用时，光源将光引导至波导材料的通道中。光源可以是例如光纤，通常是硅石(二氧化硅)。
本发明的其他方面提供了形成第一方面的电光调制器的各种具体实施方式的各种方法，并且具体地提供了电光调制器，其中第一绝缘层还包括直接在由基板和嵌入式波导材料提供的上表面上的氮化硅层。
因此，本发明的一种形成电光调制器的方法，具体地，一种其中波导材料包括SiNx，第二电极设置在第二绝缘层上，并且第二电极包括ITO、InGaZnO或非晶硅的方法，该方法包括：
提供其中蚀刻有第一通道的基板，
利用SiNx填充第一通道，并且通过低压CVD跨基板形成SiNx层；
至少部分地蚀刻SiNx层以形成基本上平坦的生长表面；
在生长表面上沉积铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物，以形成第一绝缘层；
通过CVD跨第一绝缘层形成石墨烯单层；
蚀刻石墨烯单层以形成第一电极；
沉积铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物，以形成第二绝缘层；和
在第二绝缘层上设置第二电极。
形成电光调制器的另一方法，具体地，一种其中波导材料包括非有意掺杂硅，第二电极设置在第二绝缘层上，并且第二电极包括ITO、InGaZnO或非晶硅的方法，包括：
提供其中蚀刻有第一通道的基板，
利用非有意掺杂硅填充第一通道；
通过低压CVD跨基板和第一通道形成SiNx层；
部分地蚀刻SiNx层以形成基本上平坦的生长表面；
在生长表面上沉积铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物，以形成第一绝缘层；
通过CVD跨第一绝缘层形成石墨烯单层；
蚀刻石墨烯单层以形成第一电极；
沉积铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物，以形成第二绝缘层；以及
在第二绝缘层上设置第二电极。
在形成电光调制器的又一方法中，具体地，在其中第二电极设置在基板内并且第二电极和波导材料由n掺杂的硅一体地形成的方法中，该方法包括：
当通道还包括由延伸穿过基板的n掺杂的硅一体形成的第二电极时，提供其中嵌入有n掺杂的硅通道的基板，
通过低压CVD跨基板和第一通道形成SiNx层；
部分地蚀刻SiNx层以形成基本上平坦的生长表面；
在生长表面上沉积铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物，以形成第一绝缘层；
通过CVD跨第一绝缘层形成石墨烯单层；
蚀刻石墨烯单层以形成第一电极；
沉积铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物，以形成第二绝缘层。
在上述方法方面的每一个中，第二电极可以替选地被提供为石墨烯电极。本文关于第一电极(即石墨烯单层)讨论了用于制造此类电极的方法。这些实施方式中的第二电极也优选地是单层。
因此，在形成EOM的一方面，该方法包括提供其中蚀刻有通道的基板。这可以由例如激光、等离子体和/或反应离子蚀刻合适的基板(例如硅基板上的二氧化硅)以将通道蚀刻在基板的表面中来实现。这种蚀刻技术在本领域中是公知的。
将合适的波导材料沉积在所需尺寸的蚀刻通道内，以便形成波导材料的第一通道。在一个优选实施方式中，波导材料是氮化硅，并且通过低压化学气相沉积(LPCVD)将氮化硅沉积到蚀刻通道中。LPCVD对于实现基本上低损耗SiNx是特别优选的，并且通常在约650℃至900℃的沉积温度下进行。通常，PECVD生长的氮化硅中的残留氢接触要高得多，这导致更大的光学吸收，特别是在电信波长下。此外，PECVD生长的氮化硅通常具有较高的针孔密度。
沉积氮化硅以便填充波导的蚀刻通道，并且进一步地，继续沉积以跨波导通道和基板的剩余部分提供氮化硅层。该方法还包括部分地蚀刻氮化硅层以便提供基本上平坦的生长表面(即，其上可以沉积绝缘氧化物的平坦表面)。
优选地，通过化学机械抛光(CMP)或平坦化来进行氮化硅层的部分蚀刻。优选地，通过其算术平均值(Ra)测量的氮化硅层的表面粗糙度小于2nm，优选地小于1nm，更优选地小于0.5nm，甚至更优地选小于0.25nm。Ra优选地通过原子力显微镜(AFM)测量。发明人已经发现，通过LPCVD生长氮化硅然后进行部分蚀刻有利地提供了适当平滑且均匀的氮化硅生长表面，在该生长表面上可以提供均匀的绝缘氧化物层。发明人已经发现，特别高质量的石墨烯可以通过CVD直接生长到本身具有光滑上表面的绝缘氧化物上，特别是铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物，从而使得能够构建可以从石墨烯独特的电光特性受益的EOM。
该方法包括将铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物沉积到蚀刻的氮化硅层的表面(即生长表面)上以便形成第一绝缘层的步骤。这样的步骤可以使用本领域已知的任何技术来进行。电子束(E-beam)、PECVD、PEALD和ALD是优选的技术。原子层沉积尤其是优选的，因为发明人已发现当通过ALD法生长时氧化物层保持高度均匀，从而允许通过CVD在其上形成高度均匀的石墨烯。
该方法还包括通过CVD跨第一绝缘层形成石墨烯单层的步骤。直接在第一绝缘层上形成石墨烯意味着石墨烯没有任何铜或其他催化金属污染物或任何转移聚合物残留物，这些在基于转移石墨烯的现有技术工艺中是不可避免的。
优选地，根据WO 2017/029470(其内容通过引用并入本文)的公开内容通过CVD生长石墨烯。该出版物公开了制造石墨烯的方法；这些方法主要依赖于将保持在反应室内的基板加热至用于石墨烯生长的碳基前体的分解范围内的温度，将前体通过相对冷的入口引入至反应室中，以便建立足够陡峭的热梯度，该热梯度从基板表面向前体进入反应室的点延伸，使得在气相中反应的前体的比例足够低以允许由从分解的前体释放出的碳来形成石墨烯。优选地，该装置包括具有多个前体进入点或入口的喷头，这些喷头与基板表面的间隔可以变化并且优选地小于100mm。
生长石墨烯与合成、制造、生产和形成石墨烯同义。该方法包括通过CVD形成石墨烯单层，这将在CVD反应室中进行。形成石墨烯的该步骤通常包括将气相中和/或悬浮在气体中的前体引入至CVD反应室中。CVD通常指一系列化学气相沉积技术，每种技术都涉及真空沉积以生产薄膜材料，例如石墨烯等二维晶体材料。挥发性前体(气相中或悬浮在气体中的前体)被分解以释放形成所需材料(在石墨烯的情况下为碳)所需的物质。优选地，该方法涉及通过热CVD形成石墨烯，使得分解是对前体进行加热的结果。优选地，所使用的CVD反应室是冷壁反应室，其中耦合至基板的加热器是反应室的唯一热源。
在特别优选的实施方式中，CVD反应室包括紧耦合的喷头，该喷头具有多个前体进入点或前体进入点阵列。这种包括紧耦合喷头的CVD装置已知可以用于MOCVD工艺中。因此，该方法可以替选地被称为通过MOCVD和/或使用包括紧耦合喷头的MOCVD反应器来执行。在任一情况下，喷头优选地被配置成在第一绝缘层的表面与多个前体进入点之间提供小于100mm、更优选地小于25mm、甚至更优选地小于10mm的最小间隔。如将理解的，恒定间隔意味着第一绝缘层的表面与每个前体进入点之间的最小间隔基本上相同。最小间隔是指前体进入点与第一绝缘层的表面之间的最小的间隔。因此，这样的实施方式涉及“垂直”布置，由此包含前体进入点的平面基本上与表面的平面平行。
进入反应室的前体进入点优选地是冷却的。入口或喷头(当使用时)优选地由外部冷却剂(例如水)主动冷却，以便维持前体进入点的相对冷的温度，使得前体在通过多个前体进入点进入反应室时的前体温度低于100℃，优选地低于50℃。
优选地，表面与多个前体进入点之间的足够小的间隔和对前体进入点进行冷却的组合，加上将基板加热至前体的分解范围内(通常超过700℃)，生成从基板表面延伸至前体进入点的足够陡峭的热梯度，以允许在基板表面上形成石墨烯。如WO 2017/029470中所公开的，可以使用非常陡峭的热梯度来促进直接在非金属基板上、优选地跨基板的整个表面形成高质量且均匀的石墨烯。基板可以具有至少5cm(2英寸)、至少15cm(6英寸)或至少30cm(12英寸)的直径。特别适合用于本文所述方法的装置包括Close-Coupled反应器和/>TurboDisk反应器。
因此，在其中石墨烯的形成涉及使用如WO 2017/029470中所公开的方法的特别优选的实施方式中，石墨烯的形成包括：
在紧耦合反应室中的加热基座上提供具有SiNx层和第一绝缘层的基板，该紧耦合反应室具有多个被布置的冷却入口，使得在使用中，入口跨第一绝缘层的表面分布并且与第一绝缘层的表面具有恒定的间隔；
将入口冷却至100℃以下；
将气相中和/或悬浮在气体中的前体通过入口引入至CVD反应室中，从而分解前体并在第一绝缘层的表面上形成石墨烯；以及
将基座加热至至少超过前体分解温度的50℃的温度，以在第一绝缘层的表面与入口之间提供足够陡峭的热梯度以允许由从分解的前体释放出的碳来形成石墨烯；
其中恒定间隔小于100mm，优选地小于25mm，甚至更优选地小于10mm。
该方法还包括蚀刻石墨烯单层以形成第一电极的步骤以及沉积铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物以形成第二绝缘层的第二步骤。
蚀刻石墨烯的步骤允许将石墨烯图案化成期望的形状与构造。在一个实施方式中，在蚀刻石墨烯的步骤之前，将第二绝缘层沉积在石墨烯单层上。因此，在这样的实施方式中，蚀刻石墨烯单层的步骤同时包括蚀刻沉积在石墨烯单层上的第二绝缘层的一部分。这样的实施方式是特别优选的，因为石墨烯始终受到第二绝缘层的保护而免受污染。此外，通过同时对石墨烯和第二绝缘层进行蚀刻和图案化，可以仅暴露石墨烯的边缘。因此，可以沉积诸如金属欧姆接触的接触，以便仅接触蚀刻的石墨烯单层的边缘的一部分。
各种方法还包括在第二绝缘层上提供透明的第二电极，该电极包括ITO、IGZO或非晶硅。这种电极可以通过本领域已知的任何技术形成。这种电极是公知的透明电极。
尽管现有的包含石墨烯的电光调制器利用石墨烯作为第一电极和第二电极，但本发明人已经发现，在通过CVD生长石墨烯所必需的条件下，通过CVD提供第二石墨烯电极，第一石墨烯层被不期望地掺杂有绝缘氧化层并且该工艺有损坏EOM结构的风险。然而，已经通过CVD直接生长在第一绝缘层上的第一石墨烯层提供了比已经转移的石墨烯更多的益处。这种石墨烯的质量较低，并且由于在转移过程中不可避免的发生损坏和掺杂，因此无法提供石墨烯独特的电子特性。通常，通过CVD在铜箔上生长的石墨烯会非有意地且不可避免地掺杂有铜原子。此外，为了从铜箔上去除石墨烯，石墨烯暴露于各种溶剂和蚀刻溶液，从而进一步污染石墨烯，并且在该过程中用于支撑石墨烯的聚合物涂层往往无法从石墨烯表面完全去除。最后，石墨烯的物理转移导致裂纹、褶皱和其他变形的形成，而当石墨烯直接生长到设备的基板上时，这些缺点都是不存在的。因此，本发明人试图通过避免可能非有意地掺杂石墨烯的另外的步骤来保持第一石墨烯层的期望电子特性。因此，基于石墨烯的EOM的性能得到改进。
优选地，该方法还包括形成欧姆接触以接触第一电极和第二电极(即，石墨烯电极和非石墨烯电极)中的每一个。这种接触可以通过合适的金属(例如钛、镍和/或铝)的电子束沉积来形成。
在另一优选方法中，首先提供基板，该基板具有嵌入其中并与波导一体形成的n掺杂的硅通道，使得波导材料的通道能够用作第二电极。这种嵌入式通道是本领域公知的并且可以使用标准光刻技术来制备。通道优选地设置成延伸至基板的上表面，从而可以进行电连接。在替选地实施方式中，可以蚀刻基板以对通道的一部分和沉积在n掺杂的硅上的欧姆接触进行暴露。
本公开还提供了如本文所述的电光调制器的阵列，这些电光调制器共用一个基板。因此，本文所述的方法允许在单个工艺中制造多个电光调制器。优选地，阵列在直径为至少5cm(2英寸)、至少15cm(6英寸)或至少30cm(12英寸)的基板上制造。这种方法可以实现基于石墨烯的电光调制器的大规模生产和商业化。现有的EOM依赖于石墨烯的转移，这不适合在如此大的基板上大规模生产多个设备。虽然转移技术已经用于晶圆级生产，例如ACSNano 15,3171–3187(2021)，但需要复杂的多级转移过程，以最大限度地降低与石墨烯转移相关联的风险，以实现可重复性。此外，转移工艺涉及对包含石墨烯晶体的各个域的约2×2.5厘米的多个块进行转移。本发明的设备直接在设备基板的表面上提供高质量的石墨烯，从而避免了与转移工艺相关联的风险，并且随后可以容易地将石墨烯蚀刻成期望的形状。因此，这种方法允许可重复地制造具有均匀电子性能的多个EOM。
另一方面，本发明提供了一种电光调制器，包括：
基板，其提供基本上平坦的上表面；
第一绝缘层，其位于上表面上并跨上表面；
石墨烯层，其布置于第一绝缘层上；
第二绝缘层，其设置在石墨烯层上并跨石墨烯层；以及
波导材料的第一通道，其布置在第二绝缘层上并且在石墨烯层的至少第一部分上方；
其中，石墨烯层提供第一电极，并且其中，第二电极(优选地是非石墨烯)是：
基板，或
设置在石墨烯层的至少第一部分的下方的基板内。
另外方面的电光调制器可以被认为与其中第二波导材料布置在石墨烯层(以及波导材料的第一通道)上方的第一方面的电光调制器等效，不同之处在于：在该另外方面的EOM中不存在嵌入式波导。因此，非石墨烯第二电极可以简单地是基板本身或者可以以如本文关于第一方面的EOM所述的等效方式嵌入在基板内。如将理解的，嵌入式电极由合适的波导材料形成和/或嵌入至合适的包层内以便用作波导不是必需的。
优选地，非石墨烯第二电极是(i)由硅基板或(ii)由基板内的硅的一部分提供的硅。如将理解的，如果电极设置在基板内，则基板将具有比电极更低的电导率。优选地，当第二电极设置在基板内时，硅是二氧化硅或硅基板内的n掺杂的硅，或者硅是二氧化硅基板内的非有意掺杂硅。
附图说明
现在将参照以下非限制性的附图来进一步描述本发明，其中：
图1A是根据本发明的电光调制器的截面图。
图1B是等效电光调制器的透视图。
图2是根据本发明的另一电光调制器的截面图。
图3是根据本发明的另一电光调制器的截面图。
图4是根据本发明的另一电光调制器的截面图。
具体实施方式
图1A是当EOM100使用时垂直于光行进方向的EOM100的截面图。调制器100包括基板105，基板105具有嵌入其中的波导材料的通道110，使得波导材料的通道110和基板105一起提供基本上平坦的上表面，在该上表面上提供第一绝缘层(115a和115b)。波导材料的通道是非有意掺杂硅，其掺杂剂浓度约为1012cm–3。波导110基本上是垂直于光行进方向的矩形，并且具有大约1200nm的横截面宽度和大约250nm的高度。
第一绝缘层由下层115a和上层115b组成，下层115a直接位于由基板105和波导110提供的上表面上。下层115a由氮化硅形成并且具有约15nm的厚度。第一绝缘层包括厚度约为10nm的氧化铝上层115b。
调制器100还包括单层石墨烯120，其布置在第一绝缘层(115a和115b)上，具体地布置在上氧化铝层115b上并且布置在波导材料110的通道的整个宽度上方。单层石墨烯120在超过900℃的温度下通过CVD跨整个上氧化铝层115b形成，通过激光蚀刻将石墨烯图案化，以留下在波导110上方延伸的部分。氮化硅层115a和氧化铝层115b的厚度是在波导110与石墨烯单层120之间测量的。
调制器100还包括由氧化铝形成的第二绝缘层115c，其设置在石墨烯单层120上并跨石墨烯单层120。因此，在其中石墨烯已经被蚀刻并被去除的区域中(例如不在波导110上方的区域)，第二绝缘层115c的氧化铝也形成在第一绝缘层(115a和115b)的上层115b上，第一绝缘层本身也形成氧化铝。
石墨烯单层120提供EOM100的第一电极，并且由氧化铟锡(ITO)形成的非石墨烯第二电极125设置在第二绝缘层115c上并且与石墨烯单层120的布置在波导110上方的整个部分交叠。因此，ITO电极125也在波导110的整个宽度上方延伸。
图1B提供了等效电光调制器100的透视图。调制器100的基板105由上层105a和下层105b形成。上层105a在本领域中可以被称为包层并且由二氧化硅形成。波导110嵌入在二氧化硅上层105a内。基板105还包括由硅形成的下层105b。
图2提供了另一电光调制器200的横截面图，该电光调制器200包括二氧化硅基板205，该二氧化硅基板205具有嵌入其中作为波导的氮化硅的通道210，该波导高度约为300nm且宽度约为700nm。调制器200包括第一绝缘层(215a和215b)，该第一绝缘层由氮化硅215a的下层形成，氮化硅215a的下层是在与氮化硅波导210相同的步骤中通过LPCVD形成的。波导210的高度相对于以下平面来测量，该平面包含由基板205与下氮化硅层215a之间的基本上平坦的边界所限定的平坦上表面。
发明人发现氮化硅是用于电光调制器的特别有效的波导材料，并且此外，氮化硅215a的下层允许氧化物上层215b的共形生长。第一绝缘层(215a和215b)提供氧化铪215b基本上平坦的上表面，在该上表面上可以通过CVD生长高度均匀的石墨烯，包括掺杂的石墨烯，这为调制器200提供了比已知的设备改进的性能。因此，在图案化之后，调制器200包括至少在波导210的整个宽度上方延伸的掺杂的石墨烯单层220。这确保可以实现最佳调制。
调制器200还包括第二绝缘层，该第二绝缘层同样可以由与第一绝缘层(215a和215b)的上层215b的材料相同的材料形成，但是可以使用如本文所述的任何合适的材料。因此，第二绝缘层215c由二氧化铪形成，其上设置有透明非石墨烯电极225。电极225可以由IGZO形成并且至少部分地在石墨烯层220的在波导通道210上方延伸的部分上方延伸。
图3提供了包括波导材料335的第二通道的电光调制器的截面图。与调制器100和200一样，调制器300包括基板305，基板305同样优选地由氮化硅形成，其具有嵌入其中的氮化硅波导310。但是可以使用如本领域已知的基板和波导的任何其他合适的组合。波导310可以具有大约600nm的高度和大约800nm的宽度。
调制器300包括由铝镁氧化物形成的第一绝缘层315b，在第一绝缘层315b上设置有由两个石墨烯单层组成的石墨烯层320。如将理解的，石墨烯单层也可以是优选的。石墨烯层320至少在波导通道310的整个宽度上延伸，在波导通道310上形成另外的铝镁氧化物的第二绝缘层315c。非石墨烯第二电极325在第二绝缘层315c上形成并由非晶硅形成，以便也在波导310的整个宽度并且因此在石墨烯层的在波导310上方延伸的等效部分310上方延伸并与之交叠。波导材料的第二通道335设置在由铝镁氧化物形成的第三绝缘层315d上，并且设置成基本上与第一嵌入式波导材料通道310平行。因此，第一电极和第二电极(320和325)相等地布置在波导335之下(underlap)，并且跨波导材料335的整个宽度延伸。
调制器300还包括与第一电极和第二电极(320和325)直接接触的欧姆接触(330a和330b)。具体地，钛/铝欧姆接触330a设置在石墨烯层320的表面上，水平距离波导(310和335)超过800nm。类似地，钛/铝接触330b以距波导(310和335)相似的距离被设置在非晶硅接触325的表面上。
图4是电光调制器400的截面图，电光调制器400包括基板205和由适度n掺杂的硅(具有约1015cm3的掺杂剂浓度)形成的波导材料的通道410。基板405还设置有与波导410接触并与波导410一体形成的重n掺杂的硅通道425。通道425和波导410一起提供EOM400的第二电极，从而必然布置在波导的整个宽度上方延伸的石墨烯单层420下之下。通道425的掺杂剂浓度约为1018cm–3并且由于n掺杂的硅的导电性而使得波导410能够用作为第二非石墨烯电极。
与调制器100非常相似，调制器400还包括由氮化硅415a的下层形成的第一绝缘层(415a和415b)以及由氧化铝形成的上层。类似地，调制器400还包括在第一绝缘层的氧化铝上层415a上的石墨烯单层420以及保护性氧化铝第二绝缘层415c，其设置在石墨烯层420上并跨石墨烯层420。
第一绝缘层和第二绝缘层(415a、415b和415c)已经被蚀刻，以便在基板405表面处露出n掺杂的硅的通道425。类似地，第二绝缘层已经与下面的石墨烯层420的一部分一起被蚀刻，以便暴露石墨烯层420的边缘。石墨烯电极420和n掺杂的硅通道425的暴露部分本身与镍/铝欧姆接触(分别为430a和430b)接触。因此，石墨烯层420保持基本上被封装并免受大气污染，由于在使用期间，防止了大气污染物不期望地掺杂石墨烯，从而使得设备的寿命得以提高。
如本文所使用的，除非上下文有明确指定，否则单数形式(包括“该”)包括对复数形式的参考。术语“包括”的使用旨在解释为包括此类特征，但不排除其他特征，并且还旨在包括必然限于所述特征的选项。换言之，该术语还包括“基本由...组成”(意指可以存在特定的进一步部件，只要它们不会对所述特征的基本特征产生实质性影响)和“由...组成”(意指不可以包括其他特征，使得如果各部件按其比例指示为百分比，这些部件加起来将达到100％，同时考虑到任何不可避免的杂质)的限制，除非上下文有明确规定。
应当理解的是，尽管本文中可能使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元素、层和/或部分，但这些元素、层和/或部分不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元素、层或部分与另一个，或另外的元素、层或部分。可以理解的是，术语“在...上”是指“直接在...上”，这样，在一种材料被说成是“在另一种材料上”的时候，没有任何中间层。空间上的相对术语，例如“下方”、“下”、“下面”、“下部”、“上方”、“上”、“上面”等，在此可用于描述一个元素或特征与另一个(些)元素或特征的关系，以便于描述。可以理解的是，除了附图中描述的取向外，空间上的相对术语旨在包括设备在使用或操作中的不同取向。例如，如果本文所述的基板或设备被翻转，则被描述为“下方”或“下方”的其他元件或特征的元件将被定向为“上方”或“上”的其他元件或特征。因此，示例中的术语“下方”可以涵盖上方和下方两种方向。EOM可以以其他方式定向，并且本文中使用的空间相对描述符也可以相应地解释。
前面的详细描述是以解释和说明的方式提供的，而不是旨在限制所附权利要求的范围。对于本领域的普通技术人员来说，本文所说明的目前优选的实施方式的许多变化是明显的，并且仍然在所附权利要求书及其等同物的范围内。

Claims (20)

1.一种电光调制器，包括：
基板，所述基板中嵌入有波导材料的第一通道，所述基板和所述波导材料一起提供基本上平坦的上表面，
位于所述上表面上并跨所述上表面的第一绝缘层；
布置在所述第一绝缘层上并且在所述波导材料的第一通道的至少第一部分上方的石墨烯层；以及
设置在所述石墨烯层上并跨所述石墨烯层的第二绝缘层；
其中，所述石墨烯层提供第一电极，并且其中，第二电极，优选地非石墨烯的第二电极：
(i)设置在所述第二绝缘层上，至少与所述波导材料的第一通道的第一部分交叠，或者
(ii)设置在所述基板内，至少布置在所述波导材料的第一通道的第一部分之下。
2.根据权利要求1所述的电光调制器，其中，所述基板包括在硅的下层上的二氧化硅上层，并且所述波导材料的第一通道嵌入在所述二氧化硅上层中。
3.根据权利要求1或2所述的电光调制器，其中，所述波导材料对1250nm至1600nm范围内的光透明，优选地其中，所述波导材料包括SiNx、n掺杂硅或非有意掺杂硅。
4.根据任一前述权利要求所述的电光调制器，其中，所述石墨烯是可选地掺杂的单层石墨烯片。
5.根据任一前述权利要求所述的电光调制器，其中，所述波导材料的第一通道的所述第一部分跨所述波导材料的第一通道的宽度延伸。
6.根据任一前述权利要求所述的电光调制器，其中，所述第二绝缘层包括铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物，优选地为氧化铝或氧化铪。
7.根据任一前述权利要求所述的电光调制器，其中，所述第二电极设置在所述第二绝缘层上并且是透明的，优选地其中，所述第二电极包括ITO、InGaZnO或非晶硅。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的电光调制器，其中，所述第二电极设置在所述基板内并且包括n掺杂的硅。
9.根据任一前述权利要求所述的电光调制器，还包括波导材料的第二通道，所述波导材料的第二通道与所述波导材料的第一通道平行并在所述波导材料的第一通道上方对准，并且：
(i)当所述第二电极设置在所述基板内时，被设置在所述第二绝缘层上；或者
(ii)当所述第二电极设置在所述第二绝缘层上时，被设置在所述第二绝缘层上和所述第二电极上；或者
(iii)当所述第二电极设置在所述第二绝缘层上时，被设置在第三绝缘层上，所述第三绝缘层设置在所述第二绝缘层上和所述第二电极上。
10.根据任一前述权利要求所述的电光调制器，其中，所述第一绝缘层包括铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物，优选地为氧化铝或氧化铪。
11.根据权利要求10所述的电光调制器，其中，所述第一绝缘层还包括直接位于所述上表面上的氮化硅层。
12.根据权利要求11所述的电光调制器，其中，所述波导材料包括SiNx，所述第二电极设置在所述第二绝缘层上，并且所述第二电极包括ITO、InGaZnO或非晶硅。
13.根据权利要求11所述的电光调制器，其中，所述波导材料包括非有意掺杂硅，所述第二电极设置在所述第二绝缘层上，并且所述第二电极包括ITO、InGaZnO或非晶硅。
14.根据权利要求11所述的电光调制器，其中，所述第二电极设置在所述基板内，并且所述第二电极和所述波导材料由n掺杂的硅一体地形成。
15.一种电路，包括根据任一前述权利要求所述的电光调制器。
16.一种阵列，包括多个根据权利要求1至14中任一项所述的电光调制器。
17.一种形成根据权利要求12所述的电光调制器的方法，所述方法包括：
提供其中蚀刻有第一通道的基板；
利用SiNx填充所述第一通道，并且通过低压CVD跨所述基板形成SiNx层；
至少部分地蚀刻所述SiNx层以形成基本上平坦的生长表面；
在所述生长表面上沉积铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物，以形成所述第一绝缘层；
通过CVD跨所述第一绝缘层形成石墨烯单层；
蚀刻所述石墨烯单层以形成所述第一电极；
沉积铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物，以形成所述第二绝缘层；以及
在所述第二绝缘层上设置所述第二电极。
18.一种形成根据权利要求13所述的电光调制器的方法，所述方法包括：
提供其中蚀刻有第一通道的基板；
利用非有意掺杂硅填充所述第一通道；
通过低压CVD跨所述基板和所述第一通道形成SiNx层；
部分地蚀刻所述SiNx层以形成基本上平坦的生长表面；
在所述生长表面上沉积铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物，以形成所述第一绝缘层；
通过CVD跨所述第一绝缘层形成石墨烯单层；
蚀刻所述石墨烯单层以形成所述第一电极；
沉积铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物，以形成所述第二绝缘层；以及
在所述第二绝缘层上设置所述第二电极。
19.一种形成根据权利要求14所述的电光调制器的方法，所述方法包括：
当所述通道还包括由延伸穿过所述基板的n掺杂的硅一体形成的所述第二电极时，提供其中嵌入有n掺杂硅通道的基板；
通过低压CVD跨所述基板和所述第一通道形成SiNx层；
部分地蚀刻所述SiNx层以形成基本上平坦的生长表面；
在所述生长表面上沉积铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物，以形成所述第一绝缘层；
通过CVD跨所述第一绝缘层形成石墨烯单层；
蚀刻所述石墨烯单层以形成所述第一电极；
沉积铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物，以形成所述第二绝缘层。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法，其中沉积铝、铪和镁中的一种或更多种的氧化物以形成所述第一绝缘层和/或所述第二绝缘层的步骤是通过ALD、电子束、PECVD或PEALD，优选地ALD进行的。
CN202280031723.0A 2021-04-29 2022-04-27 电光调制器和形成电光调制器的方法 Pending CN117280273A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB2106149.4 2021-04-29
GB2106149.4A GB2606203B (en) 2021-04-29 2021-04-29 An electro-optic modulator and methods of forming the same
PCT/EP2022/061248 WO2022229282A1 (en) 2021-04-29 2022-04-27 An electro-optic modulator and methods of forming the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117280273A true CN117280273A (zh) 2023-12-22

Family

ID=76301114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280031723.0A Pending CN117280273A (zh) 2021-04-29 2022-04-27 电光调制器和形成电光调制器的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240192530A1 (zh)
CN (1) CN117280273A (zh)
DE (1) DE112022002328T5 (zh)
GB (2) GB2606203B (zh)
WO (1) WO2022229282A1 (zh)

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012145605A1 (en) 2011-04-22 2012-10-26 The Regents Of The University Of California Graphene based optical modulator
KR20130014249A (ko) * 2011-07-29 2013-02-07 한국전자통신연구원 광검출기
KR101871295B1 (ko) * 2011-10-19 2018-08-03 삼성전자 주식회사 그래핀을 이용한 광 변조기
US9029782B2 (en) * 2012-10-17 2015-05-12 LGS Innovations LLC Method and apparatus for graphene-based chemical detection
WO2014089454A2 (en) * 2012-12-07 2014-06-12 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for graphene photodetectors
WO2016073995A1 (en) * 2014-11-07 2016-05-12 Cornell University Electro-optic modulator using cavity-coupled bus waveguide
GB201514542D0 (en) 2015-08-14 2015-09-30 Thomas Simon C S A method of producing graphene
CN105022178B (zh) * 2015-08-18 2018-04-03 电子科技大学 基于平面波导的石墨烯相位型光调制器
CN110785687B (zh) * 2017-04-21 2022-01-11 芬兰国家技术研究中心股份公司 厚波导和薄波导之间的光电路中的光上升器
US10775651B2 (en) 2017-08-25 2020-09-15 The Regents Of The University Of California Double-layer graphene optical modulators and methods of fabrication thereof
CN108873395B (zh) * 2018-08-10 2020-07-03 电子科技大学 一种基于模式转换的石墨烯偏振无关光调制器
KR102149831B1 (ko) * 2018-11-12 2020-09-01 한국과학기술연구원 그래핀 패턴의 합성 방법 및 이를 이용한 전광 모듈레이터의 제조 방법
CN109765648B (zh) * 2019-03-12 2021-08-27 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 石墨烯表面等离激元器件、表面等离激元波导及光电器件
CN110989216B (zh) * 2019-12-30 2021-05-25 北京邮电大学 一种新型石墨烯光调制器结构设计
CN112630996A (zh) * 2020-12-22 2021-04-09 长沙理工大学 基于氮化硅脊型波导的嵌入型石墨烯光调制器及制作方法
CN112635589B (zh) * 2020-12-22 2023-09-15 长沙理工大学 基于氮化硅脊型波导的嵌入型石墨烯光探测器及制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20240192530A1 (en) 2024-06-13
GB2606203A (en) 2022-11-02
GB2607281B (en) 2024-10-09
GB2607281A (en) 2022-12-07
DE112022002328T5 (de) 2024-02-22
WO2022229282A1 (en) 2022-11-03
GB202106149D0 (en) 2021-06-16
GB202107209D0 (en) 2021-07-07
GB2606203B (en) 2024-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Van der Waals materials integrated nanophotonic devices
US9341868B2 (en) Silicon-based electro-optical device
US10996539B2 (en) Electro-optic modulator
Marshall et al. Heterogeneous integration on silicon photonics
US20120257850A1 (en) Electro-optical modulator
US20110176762A1 (en) Optical modulator and optical modulator fabrication method
TWI779506B (zh) 光子裝置之製造方法
KR102171432B1 (ko) 강유전체 물질을 이용하는 광 위상 변환기 및 광 스위치 소자
US4943133A (en) Low loss semiconductor optical phase modulator
JP6327644B2 (ja) 電気光変調器
TWI792206B (zh) 使用光電材料夾層之相移器
Hsu et al. MOS capacitor-driven silicon modulators: a mini review and comparative analysis of modulation efficiency and optical loss
Kang et al. Two dimensional nanomaterials-enabled smart light regulation technologies: Recent advances and developments
TW202141808A (zh) 使用透明電極之相移器
US20230152611A1 (en) WAFER STACK WITH MgO DIRECTLY ON INSULATING LAYER
JP2010185966A (ja) 接続路および光通信システムとそれらの製造方法
CN117280273A (zh) 电光调制器和形成电光调制器的方法
CN103257509B (zh) 选区外延单片集成的波长转换器件
US20240194806A1 (en) A photodetector and method of forming the same
CN117203781A (zh) 光电探测器和形成光电探测器的方法
JP2018189780A (ja) 化合物半導体系光変調素子
Cheng et al. Integrated optoelectronics with two-dimensional materials
Yeh et al. Defect‐Engineered Electrically‐Injected Germanium‐on‐Insulator Waveguide Light Emitters at Telecom Wavelengths
Andrade et al. Polarization-Insensitive Optical Modulator Based on Single-Layer Graphene Sheets
EP3757664B1 (en) Optical modulator

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination