[发明专利]一种基于面内异质结的极化波波导传输耦合装置及制备方法

权利要求书

1.一种基于面内异质结的极化波波导传输耦合装置，所述装置自下而上依次包括设置的衬底、电介质层、石墨烯/hBN面内异质结薄膜；

其中，所述电介质层沉积在衬底上，石墨烯/hBN面内异质结薄膜覆盖于电介质层上，所述石墨烯/hBN面内异质结薄膜包括石墨烯层和hBN层，石墨烯层和hBN层的分布方式为“日”字型或“回”字型；

设置偏置电压源，所述偏置电压源的一极加在衬底上，另一极加在石墨烯上。

2.根据权利要求1所述的基于面内异质结的极化波波导传输耦合装置，其特征在于，所述石墨烯/hBN面内异质结薄膜是通过化学气相沉积法制备出来，其上面支持的极化波可以用散射型近场光学显微镜激发和探测的。

3.根据权利要求1所述的基于面内异质结的极化波波导传输耦合装置，其特征在于，

所述衬底的材料包括Si，用于作为导电栅极层；

所述电介质层的材料包括SiO2,MgF2，CaF2，BaF2，空气材料，所述电介质层的厚度范围为10nm～3000nm；

所述偏置电压源的金属材料包括但不限于金、银、铜、铝、铂单一金属层、合金层或多种单一金属层或合金层的叠加结构，其中金属材料的宽度和长度范围为10nm～2×10⁷nm，厚度范围为5nm～3×10⁶nm。

4.根据权利要求1所述的基于面内异质结的极化波波导传输耦合装置，其特征在于，通过设计不同的偏置电压，进而改变石墨烯费米能和石墨烯等离激元极化波的色散关系，改变了石墨烯等离激元极化波和hBN声子极化波的动量匹配条件，调控极化波之间的传输耦合效率。

5.根据权利要求4所述的基于面内异质结的极化波波导传输耦合装置，其特征在于，当石墨烯的迁移率2000cm²/Vs，hBN的厚度为1nm，在hBN支持声子极化波的频段选定1377cm^-1和1385cm^-1的激发光源频率，改变石墨烯上的偏压，极化波之间耦合透射率将被大幅度调制。

6.根据权利要求5所述的基于面内异质结的极化波波导传输耦合装置，其特征在于，在频率1377cm^-1支持的极化波之间耦合透射被从0％调制到100％，其中费米能从0.1eV到0.6eV变化。

7.一种制备如权利要求1所述的基于面内异质结的极化波波导传输耦合装置的方法，

所述方法具体的包括以下步骤；

(1)制作电介质层：利用电子束蒸镀、原子层沉积或分子束外延生长的方法在衬底上制备电介质层薄膜作为介电基底，其中衬底的材料为硅；

(2)制备石墨烯/hBN薄膜：通过标准的化学气相沉积法获取石墨烯/hBN面内异质结薄膜；

(3)转移石墨烯/hBN面内异质结薄膜：将化学气相沉积法的石墨烯/hBN面内异质结薄膜转移到上述制备的电介质层上；

(4)制作电源极层：利用紫外光刻、电子束曝光、电子束蒸镀或热蒸镀或磁控溅射或分子束外延生长的方法制备电源极层。