[发明专利]相移器及硅基电光调制器

说明书

本发明提供一种相移器及硅基电光调制器，相移器包括：第一掺杂类型半导体层；第二掺杂类型半导体层，与第一掺杂类型半导体层间隔排布；第一介质层，位于第一掺杂类型半导体与第二掺杂类型半导体层之间；第二介质层，位于第一介质层与第二掺杂类型半导体层之间；插入材料层，位于第一介质层与第二介质层之间，插入材料层在外部驱动电压的作用下产生负电容效应。本发明的相移器通过增设在外部驱动电压的作用下可以产生负电容效应的插入材料层，负电容效应可使得相移器内部电压得到放大，当相移器用于硅基电光调制器时，可以减小硅基电光调制器正常工作所需的外部驱动电压，大大提高硅基电光调制器的调制效率，降低硅基电光调制器的功耗。

技术领域

本发明属于半导体光电器件技术领域，特别是涉及一种相移器及硅基电光调制器。

背景技术

信息时代，随着互联网和宽带业务等技术的快速发展，信息的传输与处理在人们的日常生活中起到了越来越重要的作用，人们对信息通信的容量需求也正呈现出爆炸式的增长态势。因此，如何实现低成本、低功耗的信息传输与处理系统，成为人们一直以来的研究热点。近年来，硅基光电子技术以其具有低成本、高密度集成等优势得到迅速发展，并逐步在光通信、光互连等领域得到广泛应用。

作为核心光电器件之一，硅基电光调制器的功能是完成电信号到光信号的转换，它的实现是高速信息在光电子集成芯片上传输和处理的前提。硅基电光调制器主要基于载流子色散效应实现的对光信号的调制，相移器中光场与载流子浓度变化的重叠区域大小会限制调制器的调制效率。由于所采用的相移器结构和硅材料中载流子的有效质量和迁移率的限制，使得目前所报道的硅基电光调制器的调制效率都比较低，驱动其正常工作将会带来较大的功耗，不能满足系统正常工作的需要。目前还没有能够解决此问题的有效途径。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种相移器及硅基电光调制器，用于解决现有技术中的硅基电光调制器存在的调制效率比较低，功耗较大，不能满足系统正常工作的需要的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种相移器，所述相移器包括：

第一掺杂类型半导体层；

第二掺杂类型半导体层，与所述第一掺杂类型半导体层间隔排布；

第一介质层，位于所述第一掺杂类型半导体与所述第二掺杂类型半导体层之间；

第二介质层，位于所述第一介质层与所述第二掺杂类型半导体层之间；

插入材料层，位于所述第一介质层与所述第二介质层之间，所述插入材料层在外部驱动电压的作用下产生负电容效应；

所述第一介质层与所述第二介质层均包括至少一层高k介质层。

作为本发明的一种优选方案，所述第一掺杂类型半导体层包括第一掺杂类型的硅层；所述第二掺杂类型半导体层包括第二掺杂类型的硅层；所述第一介质层包括氧化硅层；所述第二介质层包括氧化硅层。

作为本发明的一种优选方案，所述第一掺杂类型半导体层包括N型半导体层；所述第二掺杂类型半导体层包括P型半导体层。

作为本发明的一种优选方案，所述第一掺杂类型半导体层包括P型半导体层；所述第二掺杂类型半导体层包括N型半导体层。

作为本发明的一种优选方案，所述铁电材料层包括采用原子层沉积工艺、磁控溅射工艺、等离子体增强化学气相沉积工艺或金属有机化学气相沉积工艺形成的材料层。

本发明还提供一种硅基电光调制器，所述硅基电光调制器包括如上述任一方案中所述相移器。

作为本发明的一种优选方案，所述硅基电光调制器包括两个所述相移器，所述硅基电光调制器还包括：

分束器，所述分束器包括一个输入端及两个输出端，所述分束器的两个输出端分别与两个所述相移器的一端一一对应连接；