[发明专利]具有四层石墨烯结构的光调制器

权利要求书

1.具有四层石墨烯结构的光调制器，包括一个SOI光波导，所述SOI光波导包括绝缘层(21)、位于绝缘层(21)下表面的半导体衬底层(11)和位于绝缘层(21)上表面的半导体光波导层(12)；所述半导体光波导层(12)上方具有相互重叠的第一脊部(13)和第二脊部(14)，第一脊部(13)和第二脊部(14)的材料与半导体光波导层(12)的材料相同；在半导体光波导层(12)与第一脊部(13)之间具有第一石墨烯层(41)和第二石墨烯层(42)，第一石墨烯层(41)与半导体光波导层(12)之间具有第一隔离介质层(31)，第一石墨烯层(41)和第二石墨烯层(42)之间具有第二隔离介质层(32)，第二石墨烯层(42)与第一脊部(13)之间具有第三隔离介质层(33)；在第一脊部(13)与第二脊部(14)之间具有第三石墨烯层(43)和第四石墨烯层(44)，第三石墨烯层(43)与第一脊部(13)之间具有第四隔离介质层(34)，第三石墨烯层(43)和第四石墨烯层(44)之间具有第五隔离介质层(35)，第四石墨烯层(44)与第二脊部(14)之间具有第六隔离介质层(36)；第一脊部(13)和第二脊部(14)的前后两个共同的端面分别作为光调制器的光输入、输出端；第一石墨烯层(41)和第二石墨烯层(42)中，一层石墨烯从第一脊部(13)和第二脊部(14)共同的一个侧面延伸出，另一层石墨烯从第一脊部(13)和第二脊部(14)共同的另一个侧面延伸出；第三石墨烯层(43)和第四石墨烯层(44)中，一层石墨烯从第一脊部(13)和第二脊部(14)共同的一个侧面延伸出，另一层石墨烯从第一脊部(13)和第二脊部(14)共同的另一个侧面延伸出；从第一脊部(13)和第二脊部(14)共同的一个侧面延伸出的两层石墨烯采用第一金属电极(51)互连，从第一脊部(13)和第二脊部(14)共同的另一个侧面延伸出的两层石墨烯采用第二金属电极(52)互连。

2.根据权利要求1所述具有四层石墨烯结构的光调制器，其特征在于，第一石墨烯层(41)和第二石墨烯层(42)之间全部或部分重叠，第三石墨烯层(43)和第四石墨烯层(44)之间全部或部分重叠。

3.根据权利要求1所述具有四层石墨烯结构的光调制器，其特征在于，若第一脊部(13)与第一金属电极(51)之间存在空隙，则采用第一填充介质(22)予以填充；若第一脊部(13)与第二金属电极(52)之间存在空隙，则采用第二填充介质(23)予以填充。

4.根据权利要求1、2或3所述具有四层石墨烯结构的光调制器，其特征在于，所述半导体衬底层(11)、半导体光波导层(12)、第一脊部(13)和第二脊部(14)材料为硅、锗、锗硅合金、III-V族半导体或II-IV族半导体。

5.根据权利要求1、2或3所述具有四层石墨烯结构的光调制器，其特征在于，所述绝缘层(21)和第一至第六隔离介质层(31至36)材料为半导体氧化物材料，其光折射率小于半导体光波导层(12)、第一脊部(13)和第二脊部(14)的光折射率。

6.根据权利要求3所述具有四层石墨烯结构的光调制器，其特征在于，所述第一填充介质(22)和第二填充介质(23)材料为半导体氧化物材料，其光折射率小于半导体光波导层(12)、第一脊部(13)和第二脊部(14)的光折射率。

7.根据权利要求5或6所述具有四层石墨烯结构的光调制器，其特征在于，所述半导体氧化物为硅氧化物、硅氮氧化物、硼氮化物或六方硼氮化物。

8.根据权利要求1至7之任一所述具有四层石墨烯结构的光调制器，其特征在于，所述第一金属电极(51)和第二金属电极(52)材料为金、银、铜、铂、钛、镍、钴或钯。