[发明专利]一种一阶电光效应硅调制器及其制备工艺

说明书

一种一阶电光效应硅调制器及其制备工艺，涉及电光效应硅调制器领域。制备工艺包括在硅波导区蚀刻形成非晶硅生长窗口，非晶硅生长窗口由硅波导区的上表面蚀刻形成；在非晶硅生长窗口中沉积非晶硅，并在沉积的非晶硅表面覆盖二氧化硅层；以波长为488nm的光辐照非晶硅生长窗口使非晶硅生长窗口中的非晶硅的至少一部分转变为单晶硅。这使制备得到的一阶电光效应硅调制器通过在硅结构中引入不对称应力而打破了中心反演对称结构对硅基电光调制器的功能限制，大大提高了硅基调制器的调制效率，有效减小了器件的尺寸、提高了带宽、降低了插损。

技术领域

本发明涉及电光效应硅调制器领域，具体而言，涉及一种一阶电光效应硅调制器及其制备工艺。

背景技术

硅(Si)材料作为微电子领域的传统材料，在加工工艺和制作成本上有着其他材料无可比拟的优势。硅基光电子器件具有易于集成、工艺成本低等优点，近些年来引起研究人员的广泛关注。

然而尽管面向光通信和光互连的硅基光电子技术已经得到良好的发展，然而由于硅材料自身特性的限制，硅基光电子技术在一些方面仍然存在一定的不足。

作为硅基光电集成技术中的重要的代表元件之一的电光调制器，它的作用就是把电信号加到光载波上，将电信号转变为光信号。硅基电光调制器经过十几年的发展，在结构上不断优化，性能进一步提高，部分指标已经达到了商用三五族探测器的水平。

由于硅单晶为中心反演对称结构，因此不具有一阶电光效应(泡克尔斯效应)，而二阶电光效应(克尔效应)非常微弱。因此，目前硅基电光调制器主要采用等离子色散效应。然而等离子色散效应仍然非常微弱，导致目前采用的硅基电光调制器调制效率很低，器件尺寸很大。此外载流子对光信号有较大的吸收，也是插损比较大的一个重要原因。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种一阶电光效应硅调制器的制备工艺，其通过在硅结构中引入不对称应力而打破了中心反演对称结构对硅基电光调制器的功能限制，大大提高了硅基调制器的调制效率，有效减小了器件的尺寸、提高了带宽、降低了插损。

本发明的第二个目的在于提供一种一阶电光效应硅调制器，其通过在硅结构中引入不对称应力而打破了中心反演对称结构对硅基电光调制器的功能限制，大大提高了硅基调制器的调制效率，有效减小了器件的尺寸、提高了带宽、降低了插损。

本发明的实施例是这样实现的：

一种一阶电光效应硅调制器的制备工艺，其包括：

在硅波导区蚀刻形成非晶硅生长窗口，非晶硅生长窗口由硅波导区的上表面蚀刻形成。

在非晶硅生长窗口中沉积非晶硅，并在沉积的非晶硅表面覆盖二氧化硅层。

以波长为488nm的光辐照非晶硅生长窗口使非晶硅生长窗口中的非晶硅的至少一部分转变为单晶硅。

进一步地，非晶硅生长窗口位于硅波导区中间位置，非晶硅生长窗口的宽度小于硅波导区的宽度。

进一步地，沿硅波导区的长度方向，非晶硅生长窗口呈线性阵列分布。

进一步地，在非晶硅生长窗口中沉积非晶硅时，采用CVD法于150℃-350℃在非晶硅生长窗中淀积形成非晶硅薄膜。

进一步地，以波长为488nm的光辐照非晶硅生长窗口时，采用波长为488nm的氩离子大功率激光器进行辐照。

进一步地，以波长为488nm的光辐照非晶硅生长窗口时，采用波长为488nm的氩离子大功率激光器进行辐照，使非晶硅生长窗口中的非晶硅的温度超过1420k以对非晶硅进行退火。

进一步地，非晶硅生长窗口的外形为矩形、圆形、菱形或长条形。其中，当非晶硅生长窗口的外形为长条形时，非晶硅生长窗口沿硅波导区的长度方向连续延伸呈长条状。