[发明专利]一种超小型光子晶体调制器及其制作方法

权利要求书

1.一种超小型光子晶体调制器，其特征在于，所述光子晶体调制器包括：

硅基底(1)、二氧化硅衬底层(2)、硅平板波导(3)、置于硅平板波导(3)上的宽度渐变的多个高折射率材料块组成的光子晶体波导(4)、在硅平板波导(3)上掺杂形成的N型重掺区(501)、N型中间掺杂区(502)、N型轻掺杂区(503)和P型重掺区(603)、P型中间掺杂区(602)、P型轻掺杂区(601)、和平行于光子晶体波导(4)的第一电极(701)和第二电极(702)；

其中N型中间掺杂区(502)置于N型重掺区(501)和N型轻掺杂区(503)之间；P型中间掺杂区(602)置于P型重掺区(603)和P型轻掺杂区(601)之间；N型轻掺杂区(503)和P型轻掺杂区(601)相接触，形成PN结；所述光子晶体波导(4)由宽度渐变的多个高折射率材料块排列在所述N型轻掺杂区(503)和P型轻掺杂区(601)的交接线上；

其中第一电极(701)与N型重掺区(501)之间形成欧姆接触；第二电极(702)与P型重掺区(603)之间形成欧姆接触。

2.根据权利要求1所述的超小型光子晶体调制器，其特征在于，所述硅平板波导(3)的厚度为50nm-100nm。

3.根据权利要求1所述的超小型光子晶体调制器，其特征在于，所述光子晶体波导(4)的厚度为100nm-300nm，高折射率材料块的数量为30-50；各高折射率材料块的间隙为100nm-200nm。

4.根据权利要求3所述的超小型光子晶体调制器，其特征在于，光子晶体波导(4)的材料包括硅、氮化硅和/或铌酸锂。

5.根据权利要求4所述的超小型光子晶体调制器，其特征在于，当所述光子晶体波导(4)的材料为硅时，对所述光子晶体波导(4)进行掺杂，形成光子晶体波导(4)内的PN结，从而提高所述超小型光子晶体调制器的调制效率。

6.根据权利要求1-5任一所述的超小型光子晶体调制器，其特征在于：

高掺杂浓度N型区(501)和高掺杂浓度P型区(603)的掺杂浓度在10¹⁹-10²¹cm^-3之间；

中等掺杂浓度N型区(502)和中等掺杂浓度P型区(602)的掺杂浓度在10¹⁸-10¹⁹cm^-3之间；

低掺杂浓度N型区(503)和低掺杂浓度P型区(601)的掺杂浓度在10¹⁷-10¹⁸cm^-3之间。

7.根据权利要求1-5任一所述的超小型光子晶体调制器，其特征在于：低掺杂浓度N型区(503)和低掺杂浓度P型区(601)的交界面成插指型分布，所述插指型分布的边界为周期性矩形、周期性梯形、正弦曲线形、周期性三角型图形。

8.一种超小型光子晶体调制器的制作方法，其特征在于，用于加工制作如权利要求1-7任一所述的超小型光子晶体调制器，在硅基底上通过沉积工艺制作生成二氧化硅衬底层、硅平板波导和光子晶体层，方法包括：

在厚度为硅平板波导和光子晶体层的总厚度的硅层上分别通过掩膜工艺掺杂，形成N型重掺区、N型中间掺杂区、N型轻掺杂区、P型重掺区、P型中间掺杂区和P型轻掺杂区；

使用刻蚀工艺对硅层刻蚀，制备得到光子晶体波导。

9.一种超小型光子晶体调制器的制作方法，其特征在于，用于加工制作如权利要求1-7任一所述的超小型光子晶体调制器，在硅基底上通过沉积工艺制作生成二氧化硅衬底层和硅平板波导，方法包括：

硅平板波导上指定区域，分别掺杂N型重掺区、N型中间掺杂区、N型轻掺杂区、P型重掺区、P型中间掺杂区和P型轻掺杂区；

在硅平板上沉积生长一层高折射率材料；然后使用刻蚀工艺对高折射率材料刻蚀，制备得到光子晶体波导。