[发明专利]电光晶体薄膜及其制备方法，及电光调制器

说明书

本申请实施例提供一种电光晶体薄膜及其制备方法，及电光调制器，其中，电光晶体薄膜从下到上依次包括：硅衬底层、二氧化硅层、硅波导层、包覆隔离层、测量反射层、隔离层和功能薄膜层；硅波导层嵌入包覆隔离层中；测量反射层为低微波损耗且可见光波段反射率高的金属或者非金属，用于对隔离层和功能薄膜层的厚度及均匀性进行监控。隔离层做平坦化处理，且可与功能薄膜层键合。采用前述的方案，通过在结构中设置测量反射层，使所述隔离层的厚度可控，减少其厚度偏差，使其表面更平整，均匀性更好，以此来减少键合耦合损耗，使得在制备成电光调制器光信号能在功能薄膜层和硅波导层之间得到很好的耦合，使得制备的器件带宽宽、损耗低，器件一致性好。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种电光晶体薄膜及其制备方法，及电光调制器。

背景技术

目前，硅材料的加工工艺非常成熟，也是产业化应用较多的半导体材料，因此，硅材料已经广泛应用于电子元器件中。由于硅材料本身是中心对称的晶体结构，导致硅没有线性电光效应，因此，硅材料无法直接用于制备高性能电光调制器。为此，传统的硅基电光调制器通常需要依靠等离子体色散效应来解决上述问题，具体方法是利用离子注入形成PN结，通过改变PN结的载流子浓度来改变硅基电光调制器中硅波导的折射率，进而实现对光波振幅的调制。不过上述方法在改变硅波导的折射率的同时，也会改变硅波导的损耗，是在牺牲消光比的基础上实现高带宽，这使得硅基电光调制器的应用受到限制。

而铌酸锂等晶体具有优良的非线性光学特性、电光特性、声光特性，在光信号处理、信息存储等方面具有广泛的应用。因此，目前有研究人员提出将硅材料与铌酸锂晶体结合制成电光晶体薄膜应用于电光调制器，这样可以利用硅波导导光和铌酸锂电光调制特性的特点，即光场的一部分以硅波导作为行进的光路，另一部分在铌酸锂薄膜层中得到调制，也就是借助铌酸锂晶体的优势，有效的弥补硅材料的短板，提升电光调制器的性能。

目前，硅材料与铌酸锂晶体结合的方式是利用粘黏剂进行粘结，但是，粘黏剂的厚度和均匀性无法准确得到控制，而铌酸锂晶体与硅波导之间的隔离层厚度均匀性小于一定数值时才能达到很好的调制效果，并且隔离层厚度均匀性越好，光场在铌酸锂薄膜层的调制效果越稳定，因此，粘黏剂作为硅材料与铌酸锂的隔离层，其厚度和均匀性无法准确得到控制，进而可能会使光场在铌酸锂层中的调制受到影响，进而影响电光调制器的性能。

发明内容

本申请提供了电光晶体薄膜及其制备方法，及电光调制器，以解决粘黏剂作为硅材料与铌酸锂的隔离层，可能会使光场在铌酸锂层中的调制受到影响，进而影响电光调制器的性能的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种电光晶体薄膜，所述电光晶体薄膜从下到上依次包括：硅衬底层、二氧化硅层、硅波导层、包覆隔离层、测量反射层、隔离层和功能薄膜层；其中，所述硅波导层嵌入到所述包覆隔离层中；

所述测量反射层为低微波损耗且可见光波段反射率高的金属或者非金属，用于对所述隔离层和功能薄膜层的厚度及均匀性进行监控；

所述隔离层的折射率低于功能薄膜层的折射率，所述隔离层做平坦化处理，且可与所述功能薄膜层键合。

结合第一方面，在一种实现方式中，所述测量反射层的材料为铬或钼。

结合第一方面，在一种实现方式中，所述隔离层的厚度为：50nm-2000nm，厚度均匀性小于5％；所述隔离层为二氧化硅或氮化硅，所述隔离层的粗糙度小于0.5nm，平坦度小于1nm。

结合第一方面，在一种实现方式中，所述包覆隔离层为二氧化硅或氮化硅；所述包覆隔离层由第一包覆隔离层和第二包覆隔离层组成；

所述第一包覆隔离层的厚度为：10nm-1000nm；所述第二包覆隔离层的厚度等于硅波导层的厚度；

所述第一包覆隔离层与所述第二包覆隔离层为一体成型。