[发明专利]一种基于相变纳米线的集成型全光存储器件及其制备方法

权利要求书

1.一种基于相变纳米线的集成型全光存储器件，其特征在于：包括波导，所述的波导两端分别连接有光栅垂直耦合器，所述的波导上设置有相变纳米线，所述的相变纳米线与所述的波导平行，所述的波导为硅基平面光波导，其宽为0.2-20μm，厚度为10-1000nm；所述的光栅垂直耦合器的光栅是布拉格光栅，其耦合效率为1-50％；所述的相变纳米线为Sb基或Te基相变材料，其直径为20-600nm，长度为1-10μm。

2.根据权利要求1所述的一种基于相变纳米线的集成型全光存储器件，其特征在于：所述的硅基包括Si、Si₃N₄和SiC硅基，所述的相变纳米线包括Ge-Te、Sb-Te、Ge-Sb、Sb-Se、Ga-Sb和In-Sb。

3.根据权利要求2所述的一种基于相变纳米线的集成型全光存储器件，其特征在于：所述的相变纳米线具有至少两个稳定的状态，即晶态和非晶态，且这两个状态对探测光具有明显不同的吸收系数，所述的相变纳米线在波导倏逝场耦合作用下发生晶态至非晶态的可逆相变。

4.一种权利要求1所述的基于相变纳米线的集成型全光存储器件的制备方法，其特征在于包括以下步骤在硅基底上利用曝光刻蚀工艺制备出波导及其两端的光栅耦合器，将纳米线转移至波导上，并且与波导平行，具体如下：

(1)在硅基底上旋涂光刻胶正胶，然后采用电子束曝光-显影工艺在硅基底上形成对准标记图形；

(2)在硅基底上镀上Cr和Au薄膜，去胶后，得到Cr/Au对准标记；

(3)在硅基底上旋涂光刻胶负胶，然后再次采用电子束曝光显影工艺在硅基底上形成平面波导以及分别位于波导两端的光栅垂直耦合器图形；其中所述的波导为硅基平面光波导，其宽为0.2-20μm，厚度为10-1000nm；所述的光栅垂直耦合器的光栅是布拉格光栅，其耦合效率为1-50％；所述的相变纳米线为Sb基或Te基相变材料，其直径为20-600nm，长度为1-10μm；

(4)采用反应离子机刻蚀出相应的波导和光栅垂直耦合器，再利用氧等离子体刻蚀将波导和光栅耦合器上方的负胶完全去掉；

(5)将纳米线转移至波导上并平行于波导，即得到基于相变纳米线的集成型全光存储器件。

5.根据权利要求4所述的一种基于相变纳米线的集成型全光存储器件的制备方法，其特征在于：所述的硅基包括Si、Si₃N₄和SiC硅基，所述的相变纳米线包括Ge-Te、Sb-Te、Ge-Sb、Sb-Se、Ga-Sb和In-Sb。

6.根据权利要求4所述的一种基于相变纳米线的集成型全光存储器件的制备方法，其特征在于：所述的Cr/Au薄膜的厚度范围为50-300nm。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的一种基于相变纳米线的集成型全光存储器件的制备方法，其特征在于：所述的相变纳米线具有至少两个稳定的状态，即晶态和非晶态，且这两个状态对探测光具有明显不同的吸收系数，所述的相变纳米线在波导倏逝场耦合作用下发生晶态至非晶态的可逆相变。