本发明涉及光电子集成，尤其涉及一种光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构及应用方法。
背景技术：
1、随着光通信网络带宽需求的激增以及光计算、人工智能硬件的兴起，片上光电子集成电路（optoelectronic integrated circuit，pic）正朝着更高密度、更低功耗的方向发展。在光网络与光计算系统中，光学缓存（optical buffer）和非易失性存储单元是实现信号处理、路由交换和权重存储的关键瓶颈。
2、目前，实现片上光信号的“存储”或“保持”主要依赖两种技术路径。一是易失性电光调制器，例如，基于硅（si）或铌酸锂（ln）的马赫-曾德尔干涉仪（mzi）或微环谐振腔（mrr）调制器。它们可以快速开关光信号，但其状态依赖于施加的持续偏压，一旦断电，信息立即丢失，从而静态功耗高。二是非易失性相变存储器，例如，将相变材料集成在波导上。利用电或光脉冲诱导材料在晶态和非晶态之间转换，从而实现非易失的光学记忆，但功耗较大，速度较慢。
技术实现思路
1、本发明提供一种光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构及应用方法，用以解决相关技术中存在的缺陷。
2、本发明提供一种光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构，包括：光波导层、异质结二维材料层、正电极层和负电极层；
3、所述光波导层用于传输光信号；
4、所述异质结二维材料层设置于所述光波导层的倏逝场区域内；
5、所述正电极层和所述负电极层均设置于所述异质结二维材料层上，用于对所述异质结二维材料层施加电场脉冲；
6、所述电场脉冲用于驱动所述异质结二维材料层产生至少两种非易失性的异质结极化状态；不同所述异质结极化状态下，所述非易失存储结构的光学常数和光学状态均不同。
7、根据本发明提供的一种光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构，所述光学状态包括透射率和/或相位。
8、根据本发明提供的一种光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构，所述电场脉冲具体用于：
9、基于界面电偶极能带调制效应以及电场诱导层间耦合调制效应，驱动所述异质结二维材料层产生所述异质结极化状态。
10、根据本发明提供的一种光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构，所述异质结极化状态的种类数基于所述电场脉冲的幅度、宽度以及数量中的至少一项参数确定。
11、根据本发明提供的一种光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构，所述非易失存储结构的应用位置包括如下各位置中的至少一项：
12、光学谐振腔上；
13、干涉仪的一个干涉臂上；
14、光学神经网络中各光学器件内；
15、光学神经网络中连接各光学器件的光波导上。
16、根据本发明提供的一种光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构，所述光学谐振腔包括微环谐振腔和光子晶体腔中的至少一项。
17、根据本发明提供的一种光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构，所述异质结二维材料层包括wse2材料层和ws2材料层；
18、所述wse2材料层和所述ws2材料层的重叠区域构成异质结。
19、根据本发明提供的一种光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构，所述光波导层集成于硅光子平台、氮化硅光子平台或薄膜铌酸锂光子平台。
20、根据本发明提供的一种光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构，还包括衬底；所述光波导层设置于所述衬底上。
21、本发明还提供一种光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构的应用方法，包括：
22、基于所述非易失存储结构的正电极层和负电极层，向所述非易失存储结构的异质结二维材料层施加电场脉冲；
23、在移除所述电场脉冲后，所述异质结二维材料层触发断电光学记忆，存储光学状态，并在向所述非易失存储结构的光波导层注入光信号后，检测所述光波导层输出的光信号；
24、基于所述光波导层注入的光信号和输出的光信号，读取所述光学状态。
25、本发明提供的光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构及应用方法，通过将异质结二维材料层设置于所述光波导层的倏逝场区域内，使通过正电极层和负电极层对异质结二维材料层施加电场脉冲时，异质结二维材料层可以产生多种非易失性的异质结极化状态，进而导致非易失存储结构的光学常数和光学状态发生变化，并可以利用非易失性将光学状态进行存储，实现光学记忆功能。即使在断电的情况下，存储的光学状态也不会丢失，可以实现超低静态功耗。由于异质结极化状态的翻转由异质结畴翻转实现，以此非易失存储结构的功耗远低于相变存储器或热光型器件所需的热功耗。由于异质结层间势垒的变化可达纳秒量级，远快于相变存储器的毫秒级速度，使非易失存储结构具有高响应速度，可以解决传统光学调制器需持续偏压、功耗高、断电易失，以及相变存储器功耗大、响应速度慢等问题，对光电子集成领域具有重要意义。而且，非易失存储结构结合光波导和异质结二维材料层，可以实现电控写入与光学读出，可用于光电子混合计算系统。
1.一种光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构，其特征在于，包括：光波导层、异质结二维材料层、正电极层和负电极层；
2.根据权利要求1所述的光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构，其特征在于，所述光学状态包括透射率和/或相位。
3.根据权利要求1所述的光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构，其特征在于，所述电场脉冲具体用于：
4.根据权利要求1所述的光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构，其特征在于，所述异质结极化状态的种类数基于所述电场脉冲的幅度、宽度以及数量中的至少一项参数确定。
5.根据权利要求1所述的光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构，其特征在于，所述非易失存储结构的应用位置包括如下各位置中的至少一项：
6.根据权利要求5所述的光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构，其特征在于，所述光学谐振腔包括微环谐振腔和光子晶体腔中的至少一项。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构，其特征在于，所述异质结二维材料层包括wse2材料层和ws2材料层；
8.根据权利要求1-6中任一项所述的光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构，其特征在于，所述光波导层集成于硅光子平台、氮化硅光子平台或薄膜铌酸锂光子平台。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构，其特征在于，还包括衬底；
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的光波导与异质结二维材料集成的非易失存储结构的应用方法，其特征在于，包括：