[发明专利]一种与硅光集成工艺兼容的非垂直间接电加热装置

权利要求书

1.一种与硅光集成标准工艺兼容的非垂直间接电加热装置，其特征在于，自下而上为：衬底（10）、光波导（11）、相变材料层（12）、绝缘包覆层（13）、加热器（14）、TSV（15）；其中，相变材料层（12）为方形，光波导（11）为长条形，相变材料层（12）位于光波导（11）的中间位置的上方，或嵌入光波导（11）内部；且两者包覆在绝缘包覆层（13）的中间位置；所述TSV（15）在加热器（14）的上方，加热器的两端分别与TSV相连构成电回路；两者在绝缘包覆层（13）的旁侧位置，即加热器（14）及TSV（15）位于绝缘包覆层中相变材料层（12）的上方，且垂直或平行于光波导（11）；其底部与相变材料层（12）有垂直间距（16），其内侧面与相变材料层（12）侧面有水平间距（17）；其中，所述TSV（15）和加热器（14）是1组、2组、3组或4组，相应的分布在相变材料层（12）的一侧、两侧、三侧或四侧；加热器（14）形成对称结构或环绕结构。

2.根据权利要求1所述的非垂直间接电加热装置，其特征在于，光波导（11）为条形波导、脊型波导、狭缝波导中的一种；光波导的材料在所用光波段具有透明窗口，使用Si₃N₄、Si、LiNbO₃中的一种。

3.根据权利要求2所述的非垂直间接电加热装置，其特征在于，相变材料层（12）采用相变材料薄膜或阵列，或者采用具有特殊结构或功能的相变材料器件；相变材料层通过光吸收产生的热、电产生的焦耳热、热场直接加热途径中的至少一种，以实现材料的可逆性状态转变。

4.根据权利要求3所述的非垂直间接电加热装置，其特征在于，绝缘包覆层（13）材料为ITO、Al₂O₃、SiO₂或HfO₂。

5.根据权利要求4所述的非垂直间接电加热装置，其特征在于，加热器（14）材料具有较高的电阻率、热导率和熔点，选自TiN、W、Pd中的一种或几种。

6.根据权利要求4所述的非垂直间接电加热装置，其特征在于，所述光波导（11）的高度为 0.05 ~ 3 μm，波导结构宽度为 0.05 ~ 10 μm，狭缝宽度为 0.01 ~ 0.5 μm 。

7.根据权利要求4所述的非垂直间接电加热装置，其特征在于，所述相变材料层（12）的厚度为 0.4 ~ 100 nm，宽度为 0.05 ~ 50 μm，长度为 0.05 ~ 50 μm。

8.根据权利要求4所述的非垂直间接电加热装置，其特征在于，所述加热器（14）的厚度为 0.05 ~ 10 μm，宽度为 0.05 ~ 10 μm，长度为 0.05 ~ 50 μm。

9.根据权利要求4所述的非垂直间接电加热装置，其特征在于，所述相变材料层（12）与加热器14）的高度差16为 0 ~ 1 μm，水平间距17为 0 ~ 10 μm。