[发明专利]一种用于电光调控的三维集成的微纳器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于电光调控的三维集成的微纳器件，所述器件包括具有热光响应特质的带支撑结构的有机微纳激光，和位于所述有机微纳激光下方与之相集成的金属加热微环；所述有机微纳激光与所述金属加热微环形成以有机微纳激光为主体，金属加热微环为电调控单元的三维集成的微纳光电器件；本发明的三维集成的微纳器件可以应用于实现微纳尺度高通量信息光源，或应用于实现三维集成回路中电调控波长的微纳相干信息光源，或应用于芯片三维光电混合集成。

技术领域

本发明属于三维光电集成技术领域，具体涉及一种用于电光调控的三维集成的微纳器件及其制备方法和用途。

背景技术

光电集成是指把光器件和电器件集成为具有某种光电功能的模块或组件，是继微电子集成技术之后，近十几年来迅速发展的高技术。光电集成芯片上光子学与电子学组分的交互作用可以在同一芯片上实现超高信息密度和超快信息处理速度，是信息行业发展的必然趋势。信息爆炸带来的海量数据对于通信容量和信息的集成度提出了更高的要求，而三维集成作为一种超高密度的集成方式，在实现高通量通信方面拥有非常巨大的潜力。因此，在芯片上构筑具有三维结构几何特征的电光信号转化器件变得非常关键。目前已报导的实现电光调控器件的常用手段是基于非中心对称晶体或者特定聚合物的电光效应来实现电光调制器件，但受材料本身光学性质以及加工性能的限制，很难实现在三维集成回路中对特定微纳器件(包括微纳光源和光波导)的局域化电调控。因此，构筑一种可用于电光调控的三维集成式的微纳器件是非常必要的。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：

一种用于电光调控的三维集成的微纳器件，所述微纳器件包括具有热光响应特质的带支撑结构的有机微纳激光，和位于所述有机微纳激光下方的与之相集成的金属加热微环；所述有机微纳激光与所述金属加热微环形成以有机微纳激光为主体，金属加热微环为电调控单元的微纳器件。

本发明还提供上述用于电光调控的三维集成的微纳器件的制备方法，所述方法包括如下步骤：

1)将聚合物溶解于有机溶剂中，在基底上旋涂成膜，得到聚合物层，在聚合物层上加涂导电介质，得到薄膜样品；

2)按照预先设计好的图案，采用掩膜板法，在薄膜样品上制备得到金属加热回路软模板；

3)在带有金属加热回路软模板的基底上蒸镀一层金属，然后清洗掉聚合物，在基底上留下微型金属回路，制备得到形成有金属加热微环的基底；

4)将增益介质溶解于可在3D打印条件下发生双光子吸收诱导的交联反应的低聚物中，在步骤3)所得的基底上旋涂成膜，烘干，除去溶剂，得到涂覆有所述低聚物的基底；

5)采用3D打印技术，根据设计的模型在步骤4)的基底上进行3D打印，得到带有支撑结构的有机微纳激光，所述有机微纳激光与位于有机微纳激光下方的金属加热微环集成得到三维集成的微纳器件。

本发明提供了上述有机微纳激光/金属加热微环集成的模块的应用，其可以应用于实现微纳尺度高通量信息光源，或应用于实现三维集成回路中电调控波长的微纳相干信息光源，或应用于芯片三维光电混合集成。

本发明中所述“有机微纳激光”是指具有三维立体结构的有机微纳激光器件。

本发明的有益效果：