专利名称：极化子模式光开关的制作方法
技术领域：
在此所描述的技术一般地涉及光开关，更具体地涉及极化子(polariton)模式光开关。
背景技术：
光开关在多种应用中具有重要的商用价值。例如，在光信息处理和光通信中可以使用多种光开关。
发明内容
公开了用于频率相关光切换的器件、方法和技术。在一个实施例中，一种器件包括衬底、位于衬底上的第一和第二光场限制结构以及设置在第一和第二光场限制结构之间的量子结构。第一光场限制结构可以包括接收光子的表面。第二光场限制结构可以与第一光场限制结构隔开。第一和第二光场限制结构可以被配置为将光子的光场实质上限制在它们之间。上述发明内容仅仅是示例性的，而绝不是限制性的。除了上述示例性方案、实施例和特征之外，参考附图和以下详细说明，其他方案、实施例和特征将变得更加清楚。
图1是光切换器件的示意性实施例的透视图。图2图示了图1所示的光切换器件的两个伸长金属结构之间的电场。图3是具有伸长楔形金属结构的光切换装置的示意性实施例的透视图。图4是具有光子晶体的光切换器件的示意性实施例的透视图。图5是光电二极管器件制造方法的示意性实施例的流程图。图6是具有矩形金属结构的光切换单元的制造方法的示意性实施例的流程图。图7A-7C是图示图6中所示方法的系列图。图8是具有伸长楔形金属结构的光切换器件的制造方法的示意性实施例的流程图。图9A-9C是图示图8中所示方法的系列图。图10是具有光子晶体的光切换单元的制造方法的示意性实施例的流程图。图IlA和IlB是图示图10中所示方法的系列图。
具体实施例方式在以下详细说明中，参考了作为详细说明的一部分的附图。在附图中，类似符号通常表示类似部件，除非上下文另行指明。
具体实施方式
部分、附图和权利要求书中记载的示例性实施例并不是限制性的。在不脱离在此所呈现主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施例，且可以进行其他改变。应当理解，在此一般性记载以及附图中图示的本公开的各方案可以按照在此明确和隐含公开的多种不同配置来设置、替换、组合、分割和设计。图1图示了光切换器件100的示例性实施例的透视图。参考图1，光切换器件100 可以包括衬底10、位于衬底上的缓冲层120以及位于缓冲层120上的光切换单元130。在一个实施例中，衬底110可以由蓝宝石制成。在其他实施例中，衬底110可以由适当的半导体材料制成。这种半导体材料的示例包括但不限于硅(Si)、锗(Ge)和砷化镓 (GaAs)。缓冲层120可以由与下层衬底110和/或上层光切换单元130基本上晶格匹配的材料制成。在一个实施例中，缓冲层120可以由6&48、11^348 416348和/或本领域中已知的任意其他合适材料制成。光切换单元130被配置为通过其一部分接收光子10，确定所接收光子10的波长， 并且如果所接收光子10具有指定波长，则输出具有指定波长的所接收光子10 (例如，通过其另一部分)。在一个实施例中，光切换单元130可以包括多个光场限制结构以及多个量子结构，光场限制结构例如光场限制结构131a_131e (后文统称为光场限制结构131)，它们彼此隔开指定距离，量子结构例如量子结构13h-132d(后文统称为量子结构132)，它们设置在光场限制结构131之间。量子结构132的示例包括但不限于量子线和量子点。例如，光切换单元130可以通过光场限制结构131a的表面(后文称作“光子输入表面”)接收光子 10，并且如果光子10具有指定波长，则将其(S卩，具有指定波长的光子10)通过另一光场限制结构131d的表面(后文称作“光子输出表面”)输出。如果光子10不具有指定波长，光切换单元130不透射所接收光子10。光切换单元130的物理操作可以定性描述如下。当光子10通过光子输入表面而被接收，且沿图1所示的X轴方向行进通过光切换单元130时，可以在量子结构132中分别产生光场。这些光场可以导致量子结构132中的电子与行进通过量子结构的光子10相耦合，从而在量子结构132中产生极化子(polariton)。为方便解释，光切换单元130这种在量子结构132中导致极化子的工作模式被称作“极化子模式”。更为详细地描述极化子模式。光切换单元130的量子结构132a_132d之一可以具有如下形式的强相互作用Bose-HiAbard汉密尔顿算子(Hamiltonian)[等式1]
权利要求
1.一种器件，包括衬底；位于衬底上的第一和第二光场限制结构，第一光场限制结构包括接收光子的表面，第二光场限制结构与第一光场限制结构隔开；和设置在第一和第二光场限制结构之间的量子结构，其中，第一和第二光场限制结构被配置为将光子的光场实质上限制在第一和第二光场限制结构之间。
2.根据权利要求1所述的器件，其中所述量子结构被配置为根据接收到的光子的波长，选择性地工作于莫脱绝缘体模式和超流体模式。
3.根据权利要求1所述的器件，其中第一和第二光场限制结构中的至少一个与量子结构相接触。
4.根据权利要求1所述的器件，其中第一和第二光场限制结构中的至少一个与量子结构隔开。
5.根据权利要求1所述的器件，其中第一和第二光场限制结构隔开等于光子波长或比光子波长小的距离。
6.根据权利要求4所述的器件，其中第一和第二光场限制结构具有等于四分之一光子波长或比四分之一光子波长小的厚度。
7.根据权利要求1所述的器件，其中第一和第二光场限制结构是伸长金属结构。
8.根据权利要求7所述的器件，其中所述伸长金属结构是矩形金属结构。
9.根据权利要求7所述的器件，其中所述伸长金属结构是楔形金属结构。
10.根据权利要求7所述的器件，其中所述伸长金属结构由从实质上包括Ag、Al、Au、 Ni和Ti的组中选择的至少一种材料制成。
11.根据权利要求1所述的器件，其中第一和第二光场限制结构是光子晶体。
12.根据权利要求1所述的器件，其中所述量子结构由从实质上包括II-VI族半导体化合物和III-V族半导体化合物的组中选择的一种或多种材料制成。
13.根据权利要求1所述的器件，其中所述量子结构由CdxZrvxS制成，其中χ的值在0.5 和1. 0之间。
14.根据权利要求1所述的器件，其中所述量子结构由CdSexSh制成，其中Χ的值在0 和1之间。
15.根据权利要求1所述的器件，还包括设置在衬底与第一和第二光场限制结构之间的缓冲层。
16.一种器件制造方法，包括在衬底上形成多个光场限制结构，各光场限制结构彼此隔开；和在所述多个光场限制结构之间形成由电介质材料制成的至少两个量子结构。
17.根据权利要求16所述的方法，其中形成至少两个量子结构包括在衬底上形成电介质层；和对电介质层进行构图，以在该电介质层中限定多个沟槽；以及形成多个光场限制结构包括在所述多个沟槽中形成金属结构。
18.根据权利要求16所述的方法，其中形成所述多个光场限制结构包括 在衬底上形成金属层；和对金属层进行构图，以在该金属层中限定多个沟槽；以及形成至少两个量子结构包括 在所述多个沟槽中形成量子结构。
19.根据权利要求16所述的方法，其中至少一个光场限制结构是光子晶体。
20.根据权利要求16所述的方法，还包括在衬底上形成缓冲层，使得所述缓冲层位于所述多个光场限制结构中的至少一个光场限制结构与所述衬底之间。
21.根据权利要求16所述的方法，其中所述多个光场限制结构隔开等于光切换单元要透射的光子波长或比光切换单元要透射的光子波长小的距离。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述多个光场限制结构中至少两个光场限制结构隔开等于光切换单元要透射的光子的四分之一波长或比光切换单元要透射的光子的四分之一波长小的距离。
23.根据权利要求16所述的方法，其中所述多个光场限制结构是伸长金属结构。
24.根据权利要求16所述的方法，其中所述多个光场限制结构由从包括Ag、Al、Au、Ni 和Ti的组中选择的材料制成。
全文摘要
本公开提供了用于频率相关光切换的器件、方法和技术。在一个实施例中，一种器件包括衬底、位于衬底上的第一和第二光场限制结构以及设置在第一和第二光场限制结构之间的量子结构。第一光场限制结构可以包括接收光子的表面。第二光场限制结构可以与第一光场限制结构隔开。第一和第二光场限制结构可以被配置为将光子的光场实质上限制在它们之间。
文档编号G02F1/017GK102460279SQ201080028853
公开日2012年5月16日 申请日期2010年4月27日 优先权日2009年4月30日
发明者安度烈 申请人:首尔市立大学产学协力团