[发明专利]一种定向发射且可调控的极化激元发光器件及其制造方法

权利要求书

1.一种定向发射且可调控的极化激元发光器件，其特征在于，包括衬底、金属薄膜、隔离层、TMDCs层和介质层；

所述金属薄膜在所述衬底上形成，所述隔离层在所述金属薄膜上形成，所述TMDCs层在所述隔离层上形成，所述介质层在所述TMDCs层上形成，且所述介质层为光栅结构；

其中，由所述金属薄膜、所述隔离层和所述介质层组成的光学微腔的光子模式的谐振峰与所述TMDCs层的激子峰的波长相等；通过调节入射到所述极化激元发光器件中入射光的入射角度调控所述极化激元发光器件的出射光的出射角度，实现出射光的定向发射。

2.根据权利要求1所述的定向发射且可调控的极化激元发光器件，其特征在于，所述TMDCs层为由单层TMDCs分子组成的薄膜结构。

3.根据权利要求1所述的定向发射且可调控的极化激元发光器件，其特征在于，所述介质层为周期性的条状光栅结构、圆柱状光栅结构或者多面体状光栅结构。

4.根据权利要求1所述的定向发射且可调控的极化激元发光器件，其特征在于，所述衬底由硅形成，所述金属薄膜由金或者银形成，所述隔离层由Al₂O₃形成，所述介质层由聚甲基丙烯酸甲酯或氮化硅形成。

5.一种制造如权利要求1-4中任一项所述的定向发射且可调控的极化激元发光器件的方法，其特征在于，包括：

在所述衬底上形成厚度为200nm的所述金属薄膜，在所述金属薄膜上形成厚度为5nm的所述隔离层；

将预先形成的所述TMDCs层转移到所述隔离层上，在所述TMDCs层上形成所述介质层。

6.根据权利要求5所述的制造如权利要求1-4中任一项所述的定向发射且可调控的极化激元发光器件的方法，其特征在于，所述在所述衬底上形成厚度为200nm的所述金属薄膜，在所述金属薄膜上形成厚度为5nm的所述隔离层，包括：

采用热蒸发将厚度为200nm的所述金属薄膜沉积到所述衬底上，并采用原子沉积法在所述金属薄膜的表面镀上厚度为5nm的所述隔离层。

7.根据权利要求5所述的制造如权利要求1-4中任一项所述的定向发射且可调控的极化激元发光器件的方法，其特征在于，所述将预先形成的所述TMDCs层转移到所述隔离层上，在所述TMDCs层上形成所述介质层，包括：

预先采用化学气相沉积法生长由单层TMDCs分子组成的薄膜，作为所述TMDCs层，并将所述TMDCs层机械转移到所述隔离层上；

采用电子束光刻法在所述TMDCs层上制备所述介质层。

8.一种片上光源，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的定向发射且可调控的极化激元发光器件。

9.一种CMOS光电子器件，其特征在于，包括权利要求8中所述的片上光源。