[发明专利]基于斯塔克效应的SOUP结构光电调制器及制作方法

权利要求书

1.一种基于斯塔克效应的SOUP结构光电调制器，包括：衬底(1)、氧化下包络基座上的硅SOUP结构波导(2)、吸收区(3)、左电极(4)和右电极(5)；其特征在于：所述吸收区(3)由GeSn量子阱和SiGeSn势垒层横向交叠排列组成；所述量子阱采用Sn组分为0.9的GeSn单晶材料；所述势垒层采用Sn组分为0.15、Ge组分为0.75的单晶材料。

2.根据权利要求1所述的基于斯塔克效应的SOUP结构光电调制器，其特征在于，所述的势垒层的单晶材料晶格常数a1与量子阱的应变单晶材料的晶格常数a2相等。

3.根据权利要求1所述的基于斯塔克效应的SOUP结构光电调制器，其特征在于，所述的衬底(1)采用Si单晶材料。

4.根据权利要求1所述的基于斯塔克效应的SOUP结构光电调制器，其特征在于，所述的左电极(4)在硅波导上形成Al/Ti欧姆接触；所述的右电极(5)在吸收区上形成Al/Ti欧姆接触。

5.一种基于斯塔克效应的SOUP结构光电调制器制作方法，包括如下步骤：

(1)注氧隔离：

利用注氧隔离方法，将氧离子注入硅中，在硅中形成埋氧化层SiO₂，得到位于埋氧化层SiO₂上面的硅波导和位于埋氧化层SiO₂下面的硅衬底；

(2)刻蚀硅波导：

(2a)利用刻蚀工艺，将硅波导的左端和右端刻蚀去除硅波导长度的百分之一后，将硅波导右侧减薄至硅波导刻蚀之前厚度的7％-8％；

(2b)用丙酮和等离子体清洗15分钟，除去光刻胶，得到刻蚀后的硅波导；

(3)刻蚀SOUP结构：

利用刻蚀工艺，对埋氧化层SiO₂进行切边，得到氧化下包络基座上的硅SOUP结构，氧化下包络基座上的硅SOUP结构的下包络基座的下底宽度的取值大于等于上底宽度的取值；

(4)低压化学气相沉积：

(4a)在低压环境下通入前驱气体；

(4b)通入Sn组分为0.9的气态GeSn；

(4c)将工作温度加热至350℃，得到沉积在减薄的硅波导表面上的本征GeSn单晶；

(5)刻蚀量子阱：

利用刻蚀工艺，将本征GeSn单晶刻成横向量子阱，得到GeSn量子阱与间隙在横向的交叠排列；

(6)低压化学气相沉积：

(6a)在低压环境下通入前驱气体；

(6b)通入气态SiGeSn，其中，Ge的组分为0.75、Sn的组分为0.15；

(6c)将工作温度加热至350-450℃，得到沉积在横向量子阱的间隙中的SiGeSn势垒层；

(7)淀积电极：

将铝/钛金属依次进行蒸发、升空、快速热退火的处理后，得到两端具有矩形框体欧姆接触的光电调制器。

6.根据权利要求5所述的基于斯塔克效应的SOUP结构光电调制器制作方法，其特征在于，步骤(1)中所述氧离子的剂量为1.8×10¹⁸cm^-2，能量为200KeV。

7.根据权利要求5所述的基于斯塔克效应的SOUP结构光电调制器制作方法，其特征在于，步骤(4a)所述的前驱气体采用Ge₂H₆或SnCl₄；当工作压强为120Pa时，采用Ge₂H₆；当工作压强为0.6Pa时，采用SnCl₄。

8.根据权利要求5所述的基于斯塔克效应的SOUP结构光电调制器制作方法，其特征在于，步骤(6a)所述的前驱气体采用Si₂H₆、Ge₂H₆或SnCl₄；当工作压强为60Pa时，采用Si₂H₆；当工作压强为120Pa时，采用Ge₂H₆；当工作压强为0.6Pa时，采用SnCl₄。