[发明专利]一种基于硫系相变材料的全光开关及其制备方法

权利要求书

1.一种基于硫系相变材料的全光开关，其特征在于，包括依次堆叠的覆盖层薄膜(104)、硫系相变材料薄膜(103)、隔离层薄膜(102)、硅光子晶体(101)和衬底(100)。

2.如权利要求1所述的一种基于硫系相变材料的全光开关，其特征在于，所述硅光子晶体(101)包括纳米多孔结构(120)，使得硅光子晶体(101)具有法诺共振效应。

3.如权利要求2所述的一种基于硫系相变材料的全光开关，其特征在于，所述纳米多孔结构(120)中纳米孔的半径为50nm-90nm，孔间间距为700nm-850nm，孔深为150nm-250nm。

4.如权利要求1-3任一所述的一种基于硫系相变材料的全光开关，其特征在于，所述硫系相变材料薄膜(103)的厚度为5nm-25nm，硫系相变材料薄膜(103)为多元硫系相变材料或者多元硫系相变材料掺入杂质后形成的掺杂化合物。

5.如权利要求4所述的一种基于硫系相变材料的全光开关，其特征在于，所述多元硫系相变材料为GeTe、SbTe、Bi2Te3、GeSe、Bi2Se3、Ge2Sb2Te5或者AgInSbTe，所述杂质为C、N、O、Ag或者Cu。

6.如权利要求1-3任一所述的一种基于硫系相变材料的全光开关，其特征在于，所述隔离层薄膜(102)的厚度为15nm-40nm，隔离层薄膜(102)为SiO2薄膜或者SiNx薄膜。

7.如权利要求1-3任一所述的一种基于硫系相变材料的全光开关，其特征在于，所述覆盖层薄膜(104)的厚度为20nm-200nm，覆盖层薄膜(104)为SiO2/ZnS薄膜、SiO2薄膜或者SiNx薄膜。

8.如权利要求1-3任一所述的一种基于硫系相变材料的全光开关，其特征在于，所述全光开关在使用时，通过激光控制硫系相变材料薄膜(103)的状态，调制硅光子晶体(101)的共振状态，实现信号光透过率的调制，调制范围为通信波段1500nm至1600nm，实现光开关。

9.如权利要求1-8任一所述的一种基于硫系相变材料的全光开关的制备方法，其特征在于，包括：

(1)在衬底上方，沉积单晶硅材料，在单晶硅材料上刻蚀纳米孔形成硅光子晶体，纳米孔的半径为50nm-90nm，孔间间距为700nm-850nm，孔深为150nm-250nm；

(2)在硅光子晶体上方，沉积一层15nm-40nm厚度的隔离层薄膜；

(3)在隔离层薄膜上方，沉积一层5nm-25nm的硫系相变材料薄膜；

(4)在硫系相变材料薄膜上方，沉积一层20nm-200nm的具有防氧化性的覆盖层薄膜，得到全光开关。

10.如权利要求9所述的一种基于硫系相变材料的全光开关的制备方法，其特征在于，所述刻蚀为电子束光刻或者离子耦合等离子体刻蚀，所述沉积为化学气相沉积、物理气相沉积、电子束蒸发镀膜、脉冲激光沉积、原子层沉积、直流磁控溅射或者射频磁控溅射。