[发明专利]光吸收型电光调制器

说明书

本发明是属于光电子器件领域，它是一种全新的电光调制器件，可以在光通信、显示器等许多领域内应用。

目前的电光调制器件主要由电光晶体或液晶制成的，这两种电光调制器件都有一些不足。电光晶体制成的电光调制器件是利用电光晶体在电场下折射率的变化制成的，它不能直接作为光调制器件，而要和偏振器配合使用，结构较复杂，由于电光效应很微弱，所以外加的调制电压要很高，而且它的体积也要较大，不便于在许多场合下应用。液晶制的电光调制器件是利用液晶在电场下偏振态的改变制成的，由于液晶的响应速度较慢，因此不适合在高速调制的场合下使用。

本发明是利用完全不同的物理机制，来实现电光调制的功能。它具有结构简单，体积小，响应速度快的优点，所以可以在许多场合下应用。本发明是一种半导体与绝缘体的特殊结构的复合材料制成的，它是利用材料的光吸收率随电压的变化而达到电光调制的目的。

本发明是由三层材料构成，上层是P型的半导体材料[1]，中层是绝缘体透明材料[2]，下层是N型的半导体材料[3]。当不加电压时，由于P型和N型半导体材料中有自由载流子，这些载流子都要吸收光，因此这时材料的透光率很低。当P型半导体材料层加负电压，N型半导体材料层加正电压时，由于P型半导体中的载流子主要是空穴，N型半导体中的载流子主要是电子，这时由于电压的作用，电子会从N型半导体由外部线路流向P型半导体，因此P型半导体中空穴会减少，N型半导体中的电子也会减少，所以它们的载流子浓度都减少了，而光吸收率与载流子浓度的关系是： α = N λ 2 e 3 πμ nm 2 c 3 , ]]>其中N是载流子浓度，因此光吸收率是随着载流子浓度减少而减少的，所以这样加电压时，材料的透光率会增加，因为载流子浓度是随着电压而增大而减小的，所以材料的透光率会随着电压而增大而增大的。当反向加电压时，即当P型半导体材料层加正电压，N型半导体材料层加负电压时，同理这时P型半导体中空穴会增加，N型半导体中的电子也会增加，所以它们的载流子浓度都会增加，根据光吸收率与载流子浓度的关系，可知这时材料的光吸收率比不加电压时更大，因此材料的透光率更低，再由于中间的绝缘层在加电压时会发生隧道穿透而吸光，使材料的透光率进一步降低，所以材料的透光率是随着电压的增大而降低。把第一种加压方式定义为正向加压，由正向加压逐渐过渡到反向加压，材料的透光率会逐渐降低，它是随的电压的变化而改变的，因而实现了电光调制的功能。

本发明的P型的半导体材料可选用空穴型参杂的氧化铟材料，绝缘层可选用本征氧化铟材料，N型的半导体材料可选用电子型参杂的氧化铟材料，因为氧化铟的禁带宽度略大于可见光的光子能量，所以比较合适。由于本材料独特的结构，具有电容的特性，当加电压后如去除电源，材料上的电压仍然维持，因此材料的透光性也维持不变，这还可以作一些特殊应用。