[发明专利]非易失性的光开关

说明书

本发明公开了一种非易失性的光开关。石墨烯层、遂穿层/绝缘阻挡层自下而上依次生长于衬底上，且遂穿层/绝缘阻挡层包覆在石墨烯层外，遂穿层/绝缘阻挡层上面两端分别有源极和漏极。石墨烯作为电荷存储层，由于浮栅结构的非易失存储特性和石墨烯材料的超强电光效应，实现对光波的非易失性调控；设计图形化的石墨烯层对于特定入射频率的光产生谐振，增强石墨烯与光波的相互作用；采用功函数不同的金属或者导电材料构成的两电极，或与遂穿层/阻挡层接触面积不同的功函数相同的金属或者导电材料构成的两电极，能降低器件的工作电压，提高器件适用范围，降低系统的能耗和散热。本发明应用于光开关、光通信、光网络、光互连以及空间光路由等领域。

技术领域

本发明涉及光开关，特别是涉及一种非易失性的光开关。

背景技术

随着人们对于信息的传输和处理速度的需求越来越大，通信数据的存储量快速增长，传统的电学器件在不断集成化的过程中由于电子传输本身具有的局限性使得其在数据传输速度、数据存储量、抗干扰性等方面的发展上受到了限制。

光子具有超快、相干性强、可载信息量大等独特的性质，在许多方面很好地克服了电子传输的诸多不足，而基于光波的光信息传输、光通信技术的不断发展已经证明了光波作为信息载体的优越性。随着集成程度的提高和通信系统的发展，对于器件乃至整个系统更低能耗的需求也在随着对更大数据吞吐量需求的增长而快速提高。在光学信息传输过程中因为要持续加电压才可以保持器件的工作状态，造成光信息传输系统的能量损耗大和散热等方面的问题。

在电学方面，非易失性的存储单元已经得到广泛的应用，非易失性存储单元，在撤去工作电压后，内部在通电时维持的电学性质仍旧继续保存，可以很好的降低器件的功耗。

近年来，由于石墨烯具有良好的电学、光学特性得到业界越来越多的关注。由于石墨烯的电光特性，即在不同的外加电压下具有不同的光学电导率，改变了石墨烯对于入射光的透射率。而且，在外部施加较小的电压，就可以引起石墨烯材料较大的光学电导率变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非易失性的光开关，借助浮栅结构的非易失性存储特性和石墨烯材料的超强电光效应，完整的石墨烯层或是刻蚀成一定图形化的石墨烯层可以实现对光波的非易失性调控，在断电的情况下，还可以维持原来的光学性质。通过设计使得图形化的石墨烯层对于特定入射频率的光产生谐振，增强石墨烯与光波的相互作用，并减小电荷泄漏的概率。

由功函数不同的金属或者导电材料构成的两端口电极，可以形成不对称的能带结构，使得两端的隧穿概率不同，从而保证电荷的顺利写入和擦除。或是由与遂穿层/绝缘阻挡层接触面积不同的功函数相同的的金属或者导电材料构成两端口电极，接触面积不同，导致源极和漏极两端口的遂穿电荷浓度不同，从而保证电荷的顺利写入和擦除。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括衬底、遂穿层/绝缘阻挡层、石墨烯层、条形源极和条形漏极；石墨烯层、遂穿层/绝缘阻挡层自下而上依次生长于衬底上，且遂穿层/绝缘阻挡层(包覆在石墨烯层外，遂穿层/绝缘阻挡层上面两端分别有条形源极和条形漏极，条形源极和条形漏极覆盖在短边整个石墨烯层上。

所述石墨烯层为整片完整的石墨烯层或是图形化的石墨烯层。

所述图形化的石墨烯层为矩形阵列石墨烯层或圆孔阵列石墨烯层。

所述石墨烯层能增强光电效应。

所述条形源极和条形漏极材料相同，为功函数相同的金属或者导电材料，且条形源极面积应小于条形漏极面积。

所述条形源极和条形漏极为不相同的功函数不同的金属或者导电材料，且条形源极面积与条形漏极面积相同或不相同。

本发明具有的有益效果是：