[发明专利]一种用于电光调制器的金属-硅微纳米线锥形复合天线及其制备方法

权利要求书

1.一种用于电光调制器的金属-硅微纳米线锥形复合天线，包括锥形硅结构主体和金属薄膜层；

所述锥形硅结构主体为单晶硅材料制作的具有与电光调制器上表面平行的内外两个三角形表面的扁平锥形体；内表面朝向电光调制器和电光调制器的波导结构，外表面与内表面相对，朝向外部；内表面与外表面之间由三个侧面相连接，所述三个侧面的面积均小于内表面或外表面的面积；所述锥形硅结构主体的外表面通过化学刻蚀法制作有硅微纳米线结构；所述硅微纳米线结构为数量较多的硅纳米线环绕设置在数量较少的硅微米柱四周形成的复合阵列结构，且所述硅纳米线和硅微米柱的顶部具有材质为Au的帽状结构；

所述金属薄膜层为镀制在锥形硅结构主体内表面的金属Au薄膜，且所述金属薄膜层与电光调制器的波导结构电极电气连接；

所述复合天线的金属薄膜层通过导电胶固定连接在电光调制器的波导结构电极上，且波导结构两侧的两个电极各分别连接有一个所述复合天线。

2.如权利要求1所述的复合天线，其特征在于，所述锥形硅结构主体厚度为350微米。

3.如权利要求1所述的复合天线，其特征在于，所述镀制在锥形硅结构主体内表面的金属Au薄膜厚度为60纳米至80纳米。

4.如权利要求1所述的复合天线，其特征在于，所述硅纳米线和硅微米柱复合阵列中硅微米柱直径为5至10微米、长度为20至24微米，硅纳米线直径为80至300纳米、长度为12至16微米；所述硅微米柱的填充率为1×10⁴至5×10⁴cm^-2，所述硅纳米线的填充率为3×10⁹至8×10⁹cm^-2。

5.如权利要求1至4任一项所述的复合天线，其特征在于，所述复合天线表面的垂直投影为底边长0.5毫米、高6毫米的等腰三角形。

6.一种制备金属-硅微纳米线锥形复合天线的方法，包括以下步骤：

S1、清洗硅晶圆片，将一定浓度的KMnO₄引入AgNO₃与HF溶液形成刻蚀液，把清洗后的硅晶圆片浸入刻蚀液；产物K₂SiF₆溶度积超过6.3×10^-7mol³dm^-9时自析出并形成微米粒子，进而充当刻蚀的掩模层；通过刻蚀时间调整控制刻蚀过程，在硅晶圆片的其中一面上成型硅纳米线和硅微米柱复合阵列；

S2、通过真空蒸发镀膜法在硅晶圆片其中成型有硅纳米线和硅微米柱复合阵列的表面镀制3纳米厚度的金属Au膜，并对镀膜后的表面进行退火工艺处理，使硅纳米线和硅微米柱顶部尖端形成材质为Au的帽状结构，形成锥形硅结构主体的外表面；在没有成型硅纳米线和硅微米柱复合阵列的一面镀制60纳米至80纳米厚度的金属Au膜形成金属薄膜层，形成锥形硅结构主体的内表面；

S3、将硅晶圆片生长有硅纳米线和硅微米柱复合阵列的一面朝上放置，通过激光切割为底边长0.5毫米、高6毫米的三角形，即得到所需的复合天线。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S1还包括通过更改刻蚀工艺参数控制硅微纳米线结构的形貌和/或尺寸。