[发明专利]发光缝隙波导器件

说明书

相关申请

本申请要求序列号为60/735,736(名为LIGHT EMITTINGSLOT-WAVEGUIDE DEVICE，于2005年11月10日提交)的美国临时申请和序列号为60/735,313(名为LIGHT EMITTING SLOT-WAVEGUIDEDEVICE，于2005年11月11日提交)的美国临时申请的优先权，这两个申请此处通过引用纳入本文。

技术领域

本发明涉及发光器件，具体涉及发光缝隙波导器件。

背景技术

最近的突破掀起了人们对作为一种用于将光学和电学部件集成到单个硅芯片上的技术的基于硅的微光子学的兴趣。具体来说，特别相关的是连续波长光学泵浦的硅激光器的证实。然而，这样一种器件是光学泵浦的，在1.686μm波长发射，限制了它的实际应用。

发明内容

本发明通过下述1和19的技术特征实现。下述2-18以及20-22是本发明的优选实施方案。

1.一种发光器件，包括：

一个形成共振腔的缝隙波导，其中该缝隙波导还包括：

一个第一材料和一个第二材料，它们具有相对较高的折射率；

一个形成于第一材料和第二材料之间的缝隙，该缝隙包含场致发光材料，以及具有相对较低的折射率；以及

电极，被电耦接以将电流注入场致发光材料。

2.根据前述1的发光器件，其中缝隙波导被形成为一个环形共振腔。

3.根据前述1的发光器件，其中缝隙波导被形成为一个具有中间部分的共振腔，在该共振腔中间部分的两边上形成有分布式布拉格反射器。

4.根据前述1的发光器件，其中所述电极各自包括放置于缝隙波导对立边上的阳极和阴极。

5.根据前述4的发光器件，其中施加在阳极和阴极之间的电压激发包含缝隙的场致发光材料，以产生光。

6.根据前述1的发光器件，其中场致发光材料包括铒。

7.根据前述1的发光器件，其中场致发光材料包括铽或镱。

8.根据前述1的发光器件，其中场致发光材料包括稀土离子。

9.根据前述1的发光器件，其中所述第一材料包括一个第一材料层，所述第二材料包括一个第二材料层。

10.根据前述9的发光器件，其中电极包括：

一个耦接到第一材料层的导电性掺杂的阳极板；以及

一个耦接到第二材料层的导电性掺杂的阴极板。

11.根据前述10的发光器件，其中该缝隙与第一和第二材料层是共面的硅盘。

12.根据前述10的发光器件，其中该缝隙与第一和第二材料层是共面的硅环。

13.根据前述10的发光器件，其中该缝隙与第一和第二材料层是叠层。

14.根据前述10的发光器件，其中第一和第二材料层包括掺杂了p的硅，以及该电极包括掺杂了p+的硅。

15.根据前述10的发光器件，其中第一材料层包括基本未掺杂的硅，该缝隙包括掺杂了铒的二氧化硅，以及第二材料层包括掺杂了n+的多晶硅。

16.根据前述15的发光器件，其中阳极板包括形成于与该缝隙分开放置的第一材料层中的掺杂p++的硅，以及阴极包括被第二材料层支撑的掺杂了n++的硅。

17.根据前述16的发光器件，其中电极包括环。

18.根据前述9的发光器件，还包括光学耦接到缝隙波导的输出波导。

19.一种发光器件，包括：

一个形成共振腔的缝隙波导，其中该缝隙波导还包括：

一个由硅形成的第一和第二材料；

一个形成于第一和第二材料之间的缝隙，该缝隙包含掺杂有稀土离子的二氧化硅；以及

用于使电流注入掺杂有稀土离子的二氧化硅的装置。

20.根据前述19的发光器件，其中稀土离子选自由铒、铽和镱组成的组。

21.根据前述19的发光器件，其中用于使电流注入的装置包括一个和缝隙波导分开放置的阳极，以及一个阴极。

22.根据前述21的发光器件，其中所述阴极与缝隙波导分开放置。

掺杂了场致发光材料的缝隙波导响应电流注入而产生光。在一个实施方案中，波导组成如环形波导或分布式布拉格反射器等光学共振腔的一部分。可形成一个用于硅微光子器件的紧凑的电驱动的共振腔发光器件(RCLED)。在一个实施方案中，为了发射不同波长的光，可以利用几个不同的稀土离子，如铒、铽和镱来掺杂二氧化硅。

附图说明

图1A是根据本发明一个示范实施例的发光缝隙波导器件的示意性俯视图。

图1B是图1B的发光缝隙波导器件的示意性横截面视图。