[发明专利]一种用于2μm波段的中红外硅基电光调制器

说明书

本发明涉及一种用于2μm波段的中红外硅基电光调制器，包括第一电子掺杂区域、第一空穴掺杂区域、第二空穴掺杂区域、第二电子掺杂区域；本发明可以实现在2μm波段下更低光损耗和更高调制效率的纯硅电光调制器。

技术领域

本发明属于电光调制器领域，特别涉及一种用于2μm波段的中红外硅基电光调制器。

背景技术

2μm波段作为紧邻1.3μm和1.55μm通信波段的中红外波段，在电信技术和设备应用上也有相似之处。2μm波段由于尚在开发过程中，波长通道资源十分丰富。用低损耗空心光子带隙光纤代替普通的单模光纤可在2μm波段达到最低损耗，更便于应用在已有的光互连环境中，代替传统电信技术。同时TDFA的光学增益刚好位于2μm波段附近，它可以等效成1.55波长的EDFA。

目前已有报道SOI脊波导在2μm波段的损耗，证实了SOI结构在此波段的可行性。一些无源器件和探测器的原理及实验结果也在此波段被报道。但是基于此波段的调制器的研究主要集中在InP、石墨烯锗波导等材料上，硅基电光调制器的研究还有很大的空缺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于2μm波段的中红外硅基电光调制器，填补了中红外波段纯硅调制器的空白。

本发明的一种硅基电光调制器，包括依次连接的第一电子掺杂区域、第一空穴掺杂区域、第二空穴掺杂区域、第二电子掺杂区域；

其中第一电子掺杂区域包括依次连接的第一电子子三掺杂区、第一电子子二掺杂区、第一电子子一掺杂区；第一空穴掺杂区域包括依次连接的第一空穴子一掺杂区、第一空穴子二掺杂区、第一空穴子三掺杂区；第二空穴掺杂区域包括依次连接的第二空穴子三掺杂区、第二空穴子二掺杂区、第二空穴子一掺杂区；第二电子掺杂区域包括依次连接的第二电子子三掺杂区、第二电子子二掺杂区、第二电子子一掺杂区；其中各掺杂区域的子一掺杂区、子二掺杂区、子三掺杂区的掺杂浓度不同，且由子一掺杂区到子三掺杂区掺杂浓度依次增大；

其中所述第一电子子一掺杂区和第一空穴子一掺杂区相连并形成第一脊波导；第二空穴子一掺杂区和第二电子子一掺杂区相连并形成第二脊波导。

所述子一掺杂区也即轻掺杂区；子二掺杂区为中掺杂区；子三掺杂区为重掺杂区，本领域公知由轻掺杂区到重掺杂区，掺杂浓度由低到高，依次增大。

所述第一电子掺杂区域、第二电子掺杂区域均为P型掺杂；第一、第二空穴掺杂区域均为N型掺杂。

所述第一电子子一掺杂区和第一空穴子一掺杂区形成至少一个纵向PN结。

所述第二空穴子一掺杂区和第二电子子一掺杂区形成至少一个纵向PN结。

所述第一脊波导、第二脊波导的高度均为340nm。

所述还包括埋氧层，并包覆第一电子掺杂区域、第一空穴掺杂区域、第二空穴掺杂区域、第二电子掺杂区域。

所述还包括第一金属电极、第二金属电极，其中第一金属电极通过电极引线与第一电子子三掺杂区相连；第二金属电极通过电极引线与第二电子子三掺杂区相连；其中第一电子子三掺杂区、第二电子子三掺杂区分别位于两侧。

本发明的一种硅基电光调制器的制备方法，包括：

(1)采用340nm硅刻蚀，然后光刻胶掩模，依次刻蚀第一、第二电子子一掺杂区，离子注入，刻蚀第一、第二空穴子一掺杂区，离子注入；刻蚀第一、第二电子子二掺杂区，离子注入，刻蚀第一、第二空穴子二掺杂区，离子注入，然后刻蚀第一、第二电子子三掺杂区，离子注入，刻蚀第一、第二空穴子三掺杂区，离子注入；

(2)沉积二氧化硅，蒸发TiN金属，刻蚀电极，再沉积二氧化硅，刻蚀热极引线孔；

(3)刻蚀金属电极引线孔，蒸发Al刻蚀金属电极图形。