[发明专利]基于异质结构的集成光子装置、方法和应用

权利要求书

1.一种集成光子结构，其包括：

衬底，其具有至少一个安置在其中的开口；

半导体堆叠，其安置在所述衬底上方，所述半导体堆叠至少部分通过所述至少一个开口与所述衬底隔离，以界定悬置半导体膜；以及

第一掺杂区和第二掺杂区，其位于所述悬置半导体膜内，其中所述第一掺杂区通过安置在其中的光学活性层与所述第二掺杂区横向分隔开，所述光学活性层界定所述集成光子结构的波导区。

2.根据权利要求1所述的集成光子结构，其中所述波导区被横向限定成到所述悬置半导体膜内的所述第一掺杂区和所述第二掺杂区中的每一个的距离相等。

3.根据权利要求1所述的集成光子结构，其中所述第一掺杂区包括第一掺杂剂材料，且所述第二掺杂区包括第二不同掺杂剂材料，其中所述第一掺杂区和所述第二掺杂区中的每一个将所述波导区界定成多量子阱。

4.根据权利要求1所述的集成光子结构，其中所述第一掺杂区和所述第二掺杂区中的每一个包括相同掺杂剂材料，以及安置在所述半导体堆叠上的栅极结构，其中所述第一掺杂区和所述第二掺杂区中的每一个将所述波导区界定成二维电子气沟道。

5.根据权利要求1所述的集成光子结构，其进一步包括倒T形光波导，所述光波导包括从第二部分延伸的第一部分，所述第二部分是所述悬置半导体膜的图案化半导体堆叠，其中所述波导区水平地限定在所述悬置半导体膜的所述第一部分与所述第二部分的交叉点处。

6.根据权利要求1所述的集成光子结构，其进一步包括T形光波导，所述T形光波导包括延伸到所述衬底中的第一部分，以及安置在所述第一部分上的第二部分，其中电场强度在所述悬置半导体膜的所述第一部分与所述第二部分的交叉点处最大，且所述第一部分包括衬底柱。

7.根据权利要求6所述的集成光子结构，其中所述第一部分的宽度“W”基本上等于所述第二部分的厚度“T”。

8.根据权利要求1所述的集成光子结构，其中所述悬置半导体膜的所述半导体堆叠具有0.2μm到3μm之间的厚度。

9.根据权利要求1所述的集成光子结构，其中所述第一掺杂区在所述悬置半导体膜内与所述第二掺杂区横向分隔开1μm到5μm的距离。

10.一种用于制造集成光子结构的方法，所述方法包括：

提供安置在衬底上的半导体堆叠，所述半导体堆叠至少部分通过至少一个安置在底层衬底中的开口与所述底层衬底隔离，以界定悬置半导体膜；以及

在所述悬置半导体膜内形成第一掺杂区和第二掺杂区，其中所述第一掺杂区通过安置在其中的光学活性区与所述第二掺杂区横向分隔开，所述光学活性区界定所述集成光子结构的波导区。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述波导区被横向限定成到所述悬置半导体膜内的所述第一掺杂区和所述第二掺杂区中的每一个的距离相等。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一掺杂区包括第一掺杂剂材料，且所述第二掺杂区包括第二不同掺杂剂材料，其中所述第一掺杂区和所述第二掺杂区中的每一个将所述光学活性区界定成多量子阱。

13.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一掺杂区和所述第二掺杂区中的每一个包括相同掺杂剂材料，且所述方法进一步包括形成安置在所述悬置半导体膜上的栅极结构，其中所述第一掺杂区和所述第二掺杂区中的每一个将所述光学活性区界定成二维电子气沟道。

14.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括图案化所述悬置半导体膜以界定倒T形光波导，所述倒T形光波导包括从第二部分延伸的第一部分，其中所述波导区水平地限定在所述悬置半导体膜的所述第一部分与所述第二部分的交叉点处，且所述第二部分包括所述悬置半导体膜的图案化半导体堆叠。