專利名稱：電光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于例如濾光器、光開關(guān)、可調(diào)諧激光器元件等等的電光器件 的領(lǐng)域，該電光電器包括電信號(hào)所誘導(dǎo)的光學(xué)性質(zhì)例如折射率的改變。更 具體地，本發(fā)明涉及具有非易失性可編程折射率的電光器件。
背景技術(shù)：
從例如US 3,883,220、 US 4,787,691以及US 7,009,759可以了解諸如開 關(guān)、濾光器、可調(diào)諧激光器等的電光器件，其特征為使用電信號(hào)誘導(dǎo)的折 射率的改變。這些元件包括諸如LiNb03的晶體絕緣材料(表現(xiàn)出熱電效 應(yīng))，諸如Si的半導(dǎo)體材料(表現(xiàn)出等離子體色散效應(yīng)，或者包括分層的 類似于鋰離子蓄電池(Li-ion-accumulator)的結(jié)構(gòu)，其中鋰離子遷移有助 于折射率的改變)。這些光學(xué)元件的主要缺點(diǎn)是，必須持久地施加電功率 以維持折射率的變化，也就是，這些電光元件是"易失性的，，。其他的缺 點(diǎn)為包括晶體材料的電光元件會(huì)受極性依賴(雙折射)的影響，這就需要 附加的結(jié)構(gòu)以重新獲得不依賴極性的器件操作。此外，晶體材料需要大的 熱預(yù)算(budget)，因此不能在后段制程(BEOL)集成。并且，因?yàn)闀?huì) 強(qiáng)吸收可見光，上述包括半導(dǎo)體材料或鋰離子的電光元件僅僅適用于紅外 波長(zhǎng)范圍。
在US 6，628，450中公開了一種非易失性電光開關(guān)的實(shí)例，該實(shí)例包括 將跨隧穿勢(shì)壘進(jìn)4亍充電的浮置電荷調(diào)制區(qū)域。然而，該實(shí)例還依賴于半導(dǎo) 電材料中的自由電子，因此局限于紅外波長(zhǎng)，并導(dǎo)致相對(duì)高的吸收。并且， 其具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，該復(fù)雜的結(jié)構(gòu)具有多個(gè)界面，這會(huì)有助于lt射。最后， US 6,628,450所教導(dǎo)的跨兩個(gè)隧穿勢(shì)壘施加的電壓非常大。
4因此，希望提供一種非易失性的電光器件，用于例如光開關(guān)、濾光器 或者可調(diào)諧激光器。這樣的器件優(yōu)選具有簡(jiǎn)單的構(gòu)造，沒有太多的層到層 界面，并且優(yōu)選適用于光鐠中的紅外范圍以及可見范圍的光。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種電光器件，所述電光器件包括具 有波導(dǎo)材料的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)限定光束路徑。所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)還包 括具有氧空位的過渡金屬氧化物和電極，在暴露到電場(chǎng)時(shí)所述氧空位能夠 遷移，所述電場(chǎng)可通過所述電極施加到所述過渡金屬氧化物。所述過渡金 屬氧化物和電極凈皮設(shè)置為使所述氧空位能夠沿相對(duì)于所述光束路徑的中心 的徑向方向遷移。
在這個(gè)意義上，"徑向"并不意味著移動(dòng)方向必須在自光束路徑中心 向外的射線上，而是包括具有相應(yīng)分量的所有方向，以便光束路徑中心與 氧空位之間的距離隨著遷移而變化。
本發(fā)明的方法基于這樣的觀察，即，過渡金屬氧化物的折射率依賴于 氧空位濃度。因此，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)受電場(chǎng)的影響。
具體而言，利用這樣的構(gòu)造，可以向電極施加極性相反的切換脈沖，
切換脈沖分別使氧空位遷移到光束路徑/更鄰近光束路徑，或者從光束路徑 移出/離開。在下面的描述中，與氧空位位置相關(guān)的電光器件的不同狀態(tài)被
稱為"切換狀態(tài)"。為方<^見，假i殳有兩種限定的切換狀態(tài)，"第一" 切換狀態(tài)和"第二"切換狀態(tài)。然而，本發(fā)明的教導(dǎo)也適用于具有多于兩 種限定的切換狀態(tài)的更為復(fù)雜的構(gòu)造。
過渡金屬氧化物中的氧空位如果被結(jié)合到過渡金屬氧化物的晶格中則 具有這樣的性質(zhì)，即在沒有電場(chǎng)的情況下它們是固定的。因此，假設(shè)的切 換狀態(tài)確實(shí)是非易失性的 一旦電極電壓被關(guān)閉，只要不施加電場(chǎng)，氧空 位保持在其位置上任意長(zhǎng)的時(shí)間，而不會(huì)傾向于系統(tǒng)地?cái)U(kuò)散。
優(yōu)選地，過渡金屬氧化物材料是這樣的材料，該材料具有l(wèi)(T9Cm2/VS 或更高的氧空位的相對(duì)高的遷移率。在切換過程之后可以關(guān)閉電壓這一事實(shí)，使該器件具有不會(huì)產(chǎn)生不必 要的熱量的優(yōu)點(diǎn)。此外，較少的功率消耗也是優(yōu)點(diǎn)。
此外，晶體和無定形的過渡金屬氧化物層可直接制造(事實(shí)上，已經(jīng) 存在來自于鐵電存儲(chǔ)器制造的用于在常規(guī)襯底上制造結(jié)構(gòu)層的制造技術(shù))， 并且它們皆可用于光鐠的可見和紅外部分。具體而言，無定形的過渡金屬
氧化物不呈現(xiàn)任何的雙折射，并且它們是可BEOL集成的，因此也適用于 以疊層的設(shè)置制造。歸因于根據(jù)本發(fā)明的方法，由于僅僅在改變切換狀態(tài) 時(shí)才需要電壓脈沖，因此，在鄰近的光學(xué)元件和附近的電路之間同樣不會(huì) 發(fā)生(熱)串?dāng)_。
波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可存在于襯底上。具體而言，對(duì)于襯底而言，可使用半導(dǎo)體 襯底，例如摻雜的珪襯底。還可以使用電絕緣襯底，例如玻璃襯底或塑料 襯底。波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括在襯底的表面上的多個(gè)層。對(duì)于這樣的分層結(jié)構(gòu)，平 行于襯底表面的方向械束示為"水平"或"橫向"，而"垂直"、以及"之 上"/ "在頂上"或者"之下"/ "下面，，表示垂直于上W面的方向。"之 上"和"在頂上"涉及進(jìn)一步遠(yuǎn)離襯底的位置，"之下"和"下面，，涉及 較靠近襯底的位置。如果配置為這樣的分層結(jié)構(gòu)，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)垂直 疊層，其中所述層中的至少一個(gè)為水平結(jié)構(gòu)，以限定光束路徑。
優(yōu)選地，在分層的結(jié)構(gòu)中，用于施加切換脈沖的電極被設(shè)置在不同的 層(不同的垂直位置)中，并且彼此垂直間隔開，4吏得氧空位遷移的徑向 方向?yàn)榇怪狈较?。在襯底導(dǎo)電的情況下，例如，如果襯底為摻雜的硅或其 他的摻雜半導(dǎo)體或者如果襯底是金屬，襯底本身可作為第一電極。那么第 二電極可通過波導(dǎo)芯之上的層來構(gòu)建。這樣的電極設(shè)置最為靈活，與現(xiàn)有 技術(shù)水平的制造方法最兼容，因此是優(yōu)選的。
作為分層波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的一種可選的方案，電極設(shè)置也可以是水平的，即，
電極包括兩個(gè)橫向隔開的電極(例如導(dǎo)電帶)，可操作該電極以相對(duì)于光 束路徑水平地移動(dòng)氧空位。
如本領(lǐng)域中所/〉知的，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可包括具有第 一折射率的材料的波導(dǎo)
芯和波導(dǎo)覆層，該波導(dǎo)覆層對(duì)于被導(dǎo)引的光也是透明的，但是具有低于第
6一折射率的第二折射率。根據(jù)本發(fā)明，具有氧空位的過渡金屬可以是波導(dǎo) 芯材料或其組成部分、波導(dǎo)覆層或其組成部分、或者兩者都是，波導(dǎo)芯和 覆層包括過渡金屬氧化物材料，以及氧空位可以遷移穿過它們之間的界面。 在所有的情況下，兩種切換狀態(tài)間的不同在于氧空位處于被導(dǎo)引的光的強(qiáng) 度不同的位置。更準(zhǔn)確地，在兩個(gè)切換狀態(tài)之間，通過氧空位所占據(jù)的橫 截面積的光場(chǎng)的通量(限定為標(biāo)量)不同。
盡管氧空位可以移動(dòng)跨過界面，不過通常優(yōu)選的是具有不屬于上述情 況的配置，其中氧空位在基本上為同種材料的區(qū)域之內(nèi)移動(dòng)。更概括地， 優(yōu)選將電光器件的組成部分以這樣的方式設(shè)置，該方式為使氧空位不會(huì)在 對(duì)于導(dǎo)引的光而言折射率基本上不同的部分之間遷移。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為這 樣的設(shè)置是易于形成的，因?yàn)椴恍枰B續(xù)施加的電壓或界面(如果分開不 同折射率的材料，會(huì)對(duì)光學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響)用于使氧空位在切換之后保持
在原位。
由波導(dǎo)結(jié)構(gòu)限定的光束路徑可以為，在兩種切換狀態(tài)之一的狀態(tài)下， 所述結(jié)構(gòu)對(duì)于^皮導(dǎo)引的輻射是諧振的。例如，所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括環(huán)形諧振 器，其中所述環(huán)形諧振器包括這樣的部分，所述部分包括過渡金屬氧化物 作為覆層和/或波導(dǎo)芯的一部分。
電光元件可用作光開關(guān)或?yàn)V光器(的部件)。此外，電光元件還可用 作例如用于激光器或用于濾光器的波長(zhǎng)調(diào)諧元件。其還可用作其他的切換
元件，例如用于激光器中的腔倒空(dumping)。
此外，電光元件的其他應(yīng)用也是可能的。例如，由于其的非易失性， 它可以極好地適用于目前的切換元件所不能解決的任務(wù)。例如，它可用作 調(diào)諧元件以補(bǔ)償制造過程中的工藝變化(幾何結(jié)構(gòu)和折射率)。
此外，它可用作補(bǔ)償在操作期間的溫度漂移的折射率穩(wěn)定元件。與4吏 用熱調(diào)諧的公知解決方案不同，在相鄰的光學(xué)元件或附近的電路之間不會(huì) 發(fā)生串?dāng)_。
在本文全文中，"光"用于概括地表示適于在波導(dǎo)中導(dǎo)引的電磁輻射， 具體而言，包括光鐠的可見和紅外部分中的輻射，還可能包括光語的近紫外部分。


接下來，將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。附圖都是示意性的，而沒 有按比例繪制。在圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或相應(yīng)的元件。
圖1描繪出了作為波長(zhǎng)的函數(shù)的具有和不具有氧空位的示例性過渡金
屬氧化物的折射率；
圖2a和2b示出了根據(jù)本發(fā)明的器件的原理，該器件包括具有可切換 特性的波導(dǎo)芯；
圖3a和3b示出了根據(jù)本發(fā)明的器件的原理，該器件包括具有可切換
特性的波導(dǎo)覆層；
圖4a和4b示出了根據(jù)本發(fā)明的器件作為光開關(guān)的示例性使用；
圖5a和5b示出了在兩種切換狀態(tài)下的才艮據(jù)本發(fā)明的器件的實(shí)施例的
橫截面；
圖6a和6b示出了在兩種切換狀態(tài)下的根據(jù)本發(fā)明的器件的另一實(shí)施
例的橫截面；
圖7a和7b示出了在兩種切換狀態(tài)下的根據(jù)本發(fā)明的器件的又一實(shí)施
例的橫截面；以及
圖8a和8b示出了在兩種切換狀態(tài)下的根據(jù)本發(fā)明的器件的又一實(shí)施 例的橫截面。
具體實(shí)施例方式
圖l示出了 Cr摻雜的SrTi03的折射率作為光波長(zhǎng)的函數(shù)。較高的折 射率曲線101示出了不具有氧空位的材料的折射率，而較低的折射率曲線 102示出了具有一定的氧空位濃度時(shí)的折射率。對(duì)于選定的材料，在633nm (紅光)的波長(zhǎng)下，折射率被設(shè)計(jì)為在2.37與2.38之間，以及例如在IR 波長(zhǎng)1550nm下，折射率被設(shè)計(jì)為在2.26和2.28之間，該IR波長(zhǎng)常常用 作電信i殳備中的信號(hào)傳輸。
8其他的高遷移率氧離子傳導(dǎo)材料，例如0<5<0.1的Ceo,9Gd(u02』或 BUVlsCikuOh)"具有非^ ( extrinsic)氧化物離子空位的螢石型氧化物 (例如，穩(wěn)定的氧化鋯(Zr02)w((Y，Sc)203)s 、摻雜的氧化鈰 ((Ce，Gd)02_8，Bi203))、具有本征(intrinsic)或非本征空位的鈣鈥礦(例 如(La，Sr) (Ga，Mg)03_s、 Baln025、 (Li，La)Ti03-s) ， Aurivilius型氧化 物(例如Bi4(V，Ti.Cu)2On—§)、焦綠石(例如Gd2(Zr，Ti)207)、以及類似 La2M02O9的氧化物可以有利地用于本發(fā)明。然而，本發(fā)明并不局限于這些 材料，而是涉及具有適當(dāng)?shù)耐该鞫炔⒈憩F(xiàn)出折射率受控于氧空位濃度的任 何材料。
圖2a示例了才艮據(jù)本發(fā)明的器件1的實(shí)例。該器件包括波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，該波 導(dǎo)結(jié)構(gòu)限定了光束路徑2。描繪的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括部分3和部分4，其中在部 分3中波導(dǎo)芯由常規(guī)波導(dǎo)材料制成，而在部分4中波導(dǎo)芯由上述種類的具 有可移動(dòng)的氧空位7的過渡金屬氧化物制成。該器件包括兩個(gè)電極5.1、5.2， 通過這兩個(gè)電極，可以通過電壓脈沖將氧空位7移進(jìn)和移出光束路徑2。 所有圖中的參考標(biāo)號(hào)6表示極性對(duì)應(yīng)于描繪的切換狀態(tài)的電壓源。
在圖2a所示的第一切換狀態(tài)中，氧空位處于光束路徑中。圖2b示例 了第二切換狀態(tài)，其中氧空位遠(yuǎn)離光束路徑，并且不影響導(dǎo)引光束的區(qū)域 的折射率。
圖3a和3b示出了可選的實(shí)施例的兩種切換狀態(tài)。與圖2a和2b的實(shí) 施例不同，波導(dǎo)芯3在切換區(qū)域也包括常規(guī)波導(dǎo)材料。然而，在圖2a和 2b中沒有示出的波導(dǎo)覆層包含過渡金屬氧化物部分8，其中氧空位7可以 通過施加的電壓脈沖而移動(dòng)。圖3a和3b的器件的原理與圖2a和2b的器 件相同，因?yàn)橛刹▽?dǎo)結(jié)構(gòu)所導(dǎo)引的光包括這樣的部分(也稱為消逝場(chǎng))， 該部分突出到覆層材料中并在其中依賴于到波導(dǎo)芯的距離而指數(shù)衰減。因 此，受存在或不存在氧空位的影響的是消逝光場(chǎng)部分。
圖4a和4b示意性地示例了基于根據(jù)本發(fā)明的器件1的光開關(guān)的實(shí)例。 該光開關(guān)包括并入了器件1的環(huán)形諧振器。依賴于切換狀態(tài)，被導(dǎo)引在第 一波導(dǎo)芯3.1 (以及其周圍的覆層材料)中的光不受環(huán)形諧振器的影響地被傳輸(第一切換狀態(tài)，圖4a)，或者，在第二切換狀態(tài)，導(dǎo)引的光被耦合 到環(huán)形諧振器波導(dǎo)芯3.2中，并且相當(dāng)大的部分被進(jìn)一步耦合到第二波導(dǎo) 芯3.3 (圖4b)。
包括有諧振器的結(jié)構(gòu)具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即小的折射率差異也能總體上 對(duì)波導(dǎo)系統(tǒng)的狀態(tài)產(chǎn)生強(qiáng)的影響。替代提供諧振結(jié)構(gòu)，其他方式也可以在 例如開關(guān)或?yàn)V光器的器件中產(chǎn)生所要求的強(qiáng)影響(不同于各種諧調(diào)元件或 干擾校正元件)。這樣的其他方式包括將具有可切換的狀態(tài)的過渡金屬氧 化物設(shè)置在光束路徑的長(zhǎng)的部分之上，和/或提供具有強(qiáng)折射率對(duì)比度的過 渡金屬氧化物等。
在圖2a-4b的結(jié)構(gòu)中，切換設(shè)置被描繪為似乎是"水平"的，也就是， 似乎波導(dǎo)結(jié)構(gòu)被提供在襯底的頂上，氧空位沿平行于其上設(shè)置有波導(dǎo)結(jié)構(gòu) 的襯底表面移動(dòng)。選擇示例為水平切換設(shè)置是因?yàn)槟菢痈菀渍f明這種光 開關(guān)的設(shè)計(jì)。然而，盡管水平切換設(shè)置確實(shí)是可能的并且在本發(fā)明的范圍 內(nèi)，不過在大多數(shù)情況下，優(yōu)選的是其中氧空位垂直于圖2a-4b的繪制平 面移動(dòng)的垂直切換設(shè)置。圖2a - 4b要被解讀為適于水平切換設(shè)置和垂直切 換設(shè)置。
圖5a和5b示出了這樣的垂直切換設(shè)置的第一實(shí)施例的橫截面。這些 以及接下來的圖附中的橫截面涉及沿著光束路徑的波導(dǎo)的切換部分，通常 并不涉及波導(dǎo)的4^長(zhǎng)度，如圖2a - 4b所示。
波導(dǎo)結(jié)構(gòu)在例如摻雜的硅襯底的襯底5.2上包括介質(zhì)隔離物層11 (例 如Si02)以及不受氧空位影響的波導(dǎo)芯7 (例如用于IR光的未摻雜的硅或 用于可見光的適宜的介質(zhì)透明材料(例如玻璃，Ti02或Ta20s)等)。切 換區(qū)域的覆層8由所描述的種類的過渡金屬氧化物制成。波導(dǎo)芯3材料的 折射率高于覆層8和介質(zhì)隔離物層11的折射率。在覆層的頂上，該結(jié)構(gòu)還 包括電極5.1。另一電極5.2可由襯底本身形成。
通過將電壓脈沖施加到兩個(gè)電極5.1、 5.2,可以使覆層8中的氧空位7 在第一切換狀態(tài)(圖5a)和第二切換狀態(tài)(圖5b)之間遷移，其中在第一 切換狀態(tài)中，氧空位鄰近波導(dǎo)芯3并處于光強(qiáng)度相當(dāng)大的區(qū)域之內(nèi)，在第
10二切換狀態(tài)，氧空位7遠(yuǎn)離光束路徑2。在這些附圖和接下來的附圖中， 光束路徑2的光模式輪廓由虛線圖示，本領(lǐng)域的技術(shù)人員公知光束沒有明 確的邊界。
圖6a和6b的實(shí)施例與圖5a和5b的實(shí)施例的區(qū)別在于以下兩個(gè)特征 -切換區(qū)域中的波導(dǎo)芯材料4是過渡金屬氧化物，覆層12是例如常規(guī) 覆層材料。因此，氧空位在波導(dǎo)芯內(nèi)在不同光強(qiáng)度的位置之間移動(dòng)。 -波導(dǎo)為脊(rib)波導(dǎo)。
從圖5a和5b的實(shí)施例出發(fā)，也可以僅實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)特征中的一個(gè)。如 果介質(zhì)隔離物層11與覆層的折射率差異非常顯著，那么第 一特征(芯中的 氧空位)格外有意義，由此在波導(dǎo)芯3內(nèi)獲得不對(duì)稱的強(qiáng)度分布。如果波 導(dǎo)芯3與覆層之間的折射率差異相對(duì)較小，那么第二特征(脊波導(dǎo))格外 有意義，使得模式相對(duì)較遠(yuǎn)地穿入到覆層材料中(例如，比圖6a示例的情 況更遠(yuǎn))。
還可以在芯和覆層中都提供氧空位。那么，氧空位能夠越過或不能越 it^層與芯之間的界面。
此外，圖中所示例的介質(zhì)隔離物層11可以視為覆層的一部分并且可由 過渡金屬氧化物制成，因此可以包括(所述)可移動(dòng)的氧空位。
圖7a和7b示出了圖6a和6b配置的變體，其中頂電極5.1是透明電 極(例如銦錫氧化物(ITO)或者其他透明導(dǎo)電材料)并用作覆層。描繪 的實(shí)施例中的第二電極5.2也被選為透明電極，例如，也是ITO，其取代 介質(zhì)隔離物層。
盡管在這樣的配置中光損耗可能略高，但是仍然具有優(yōu)勢(shì)。具體而言， 用于施加希望的強(qiáng)度的電場(chǎng)的電壓比上述實(shí)施例更小，因?yàn)殡姌O基本上更 靠近氧空位在其中遷移的區(qū)域。
另一優(yōu)勢(shì)在于襯底不需要是導(dǎo)電的。因此，襯底可以是例如玻璃板。 然而，應(yīng)該注意，非導(dǎo)電襯底也可用于圖5a、 6b的配置及其變體，只是襯 底必須包括導(dǎo)電(例如，金屬)涂層，或者分層的結(jié)構(gòu)的另一層以及波導(dǎo) 芯之下必須是導(dǎo)電的。
ii當(dāng)然，僅僅使兩個(gè)電極5.1， 5.2中的一個(gè)為透明電極也是一種選擇。 本發(fā)明可以以多種方式偏離上述的實(shí)施例。
例如，在描述的實(shí)施例中，光束路徑由橫向結(jié)構(gòu)層，也就是由橫向約 束的波導(dǎo)芯或脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)限定。然而，本發(fā)明并不局限于所示出的波導(dǎo)結(jié) 構(gòu)?，F(xiàn)有技術(shù)中公知以波導(dǎo)結(jié)構(gòu)限定光束路徑的其他方式，本發(fā)明同樣適 用于這些方式。在光有源器件例如激光器、放大器或其他發(fā)光器件的情況 下，光束路徑可由例如增益導(dǎo)引結(jié)構(gòu)(而不是討論的折射率導(dǎo)引結(jié)構(gòu))來 限定。本發(fā)明的教導(dǎo)同等地適合這樣的結(jié)構(gòu)。
此外，至目前為止，所討論的實(shí)施例包括被約束到僅一種材料層中的 氧空位，而相鄰的材料不含氧和/或?qū)ρ鮼碚f呈化學(xué)惰性和/或包括基本上較 低的氧遷移率，使得氧空位不能穿透到相鄰的層中。而這并不是必須的。 相反，電光器件的不同組成部分的材料也可以能夠傳導(dǎo)氧空位，使得氧空 位能夠跨界面遷移。盡管這樣的實(shí)施例對(duì)材料的選擇更為嚴(yán)格，但是它在 對(duì)比度方面，即，在第一與第二切換狀態(tài)的有效總折射率之間的差異方面 非常有利。圖8a和8b示出了相應(yīng)的實(shí)施例作為示例，其中，不同于圖6a 和6b的實(shí)施例，氧空位7在脊波導(dǎo)材料與覆層材料之間遷移，并因此在鄰 近光束路徑中心的位置與完全在光束路徑之外的位置之間遷移。
氧空位跨界面進(jìn)行遷移的修改對(duì)于其他的上述實(shí)施例也是可用的，其 包括穿過其他界面例如到介質(zhì)隔離物層的界面遷移的氧空位，因此將該介 質(zhì)隔離物層選擇為是具有高氧空位遷移率的材料。
各種其他的變體也是可能的。
權(quán)利要求
1. 一種電光器件，包括具有波導(dǎo)材料的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)限定光束路徑(2)，所述電光器件的特征在于，所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括過渡金屬氧化物和電極(5.1，5.2)，所述過渡金屬氧化物具有氧空位(7)，當(dāng)暴露到電場(chǎng)時(shí)所述氧空位(7)能夠遷移，所述電極(5.1，5.2)用于向包括所述具有氧空位的過渡金屬氧化物的區(qū)域施加電場(chǎng)，其中所述過渡金屬氧化物和所述電極被設(shè)置為在施加的電場(chǎng)下使所述氧空位沿這樣的方向遷移，所述方向具有相對(duì)于所述光束路徑的中心的徑向分量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的電光器件，包括襯底(5.2， 13)，其中所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括在所述襯底的表面上的橫向結(jié)構(gòu)層的疊層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的電光器件，其中所述第一和第二電極沿基本上垂直于所述襯底的所述表面的方向彼此間隔。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)的電光器件，其中所迷波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括波導(dǎo)芯(4),所述波導(dǎo)芯(4)包括所述過渡金屬氧化物，所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)還包括至少部分地嵌入所述波導(dǎo)芯的覆層(11, 12， 5.1),其中所述覆層是所述氧空位無法穿透的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任何一項(xiàng)的電光器件，其中所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括波導(dǎo)芯(3)和至少部分地嵌入所述波導(dǎo)芯的覆層(8)，其中所述覆層包括所述過渡金屬氧化物，其中所述波導(dǎo)芯是所述氧空位無法穿透的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任何一項(xiàng)的電光器件，其中所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括波導(dǎo)芯(3)和至少部分地嵌入所述波導(dǎo)芯的覆層(8)，其中所述波導(dǎo)芯和所述覆層包括具有氧空位(7)的過渡金屬氧化物，所述氧空位(7)在電場(chǎng)的作用下能夠遷移，其中所述波導(dǎo)芯與所述覆層之間的界面是所述氧空位可以穿透的。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)的電光器件，其中所述過渡金屬氧化物呈現(xiàn)出至少10—9cm2/Vs的氧空位遷移率。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)的電光器件，其中所述電 極(5.1， 5.2)中的至少一個(gè)是透明的并且是所述覆層的一部分。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)的電光器件，其中所述光 束路徑使得依賴于所述氧空位的切換狀態(tài)，所述結(jié)構(gòu)諧振或不諧 振。
10. —種光開關(guān)或?yàn)V光器，包括根據(jù)上述權(quán)利要求中的任何一 項(xiàng)的電光器件。
11. 一種輻射產(chǎn)生器件，例如激光器或放大器或超級(jí)發(fā)光二極 管，包括根據(jù)權(quán)利要求1-9中的任何一項(xiàng)的電光器件。
12. —種調(diào)諧器件或穩(wěn)定元件，包括根據(jù)權(quán)利要求1-9中的 任何一項(xiàng)的電光器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及電光器件。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種電光器件(1)，所述電光器件包括具有波導(dǎo)材料的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)限定了光束路徑。所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)還包括具有氧空位的過渡金屬氧化物和電極(5.1，5.2)，在受電場(chǎng)作用時(shí)所述氧空位能夠遷移，可以通過所述電極將所述電場(chǎng)施加到所述過渡金屬氧化物。所述過渡金屬氧化物和所述電極被設(shè)置為使所述氧空位能夠沿著相對(duì)于所述光束路徑的中心的徑向方向遷移。
文檔編號(hào)G02F1/025GK101487931SQ20091000355
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月16日
發(fā)明者I·梅杰, T·施特費(fèi)勒 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司