[發(fā)明專利]基于石墨烯表面等離子激元的異或/同或門有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201711000485.4 | 申請日: | 2017-10-24 |
| 公開(公告)號: | CN107908056B | 公開(公告)日: | 2021-03-02 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 陳偉偉;周利強(qiáng);汪鵬君;丁健;楊建義 | 申請(專利權(quán))人: | 寧波大學(xué) |
| 主分類號: | G02F3/00 | 分類號: | G02F3/00;G02B6/122 |
| 代理公司: | 寧波奧圣專利代理有限公司 33226 | 代理人: | 方小惠 |
| 地址: | 315211 浙*** | 國省代碼: | 浙江;33 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 基于 石墨 表面 等離子 | ||
1.一種基于石墨烯的表面等離子激元的異或/同或門,其特征在于包括基底、緩沖層、第一直波導(dǎo)、第二直波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第四直波導(dǎo)、第一微環(huán)諧振腔、第二微環(huán)諧振腔、半圓形波導(dǎo)和弧度為90度的弧形波導(dǎo);
所述的基底和所述的緩沖層分別為大小尺寸相同的立方體結(jié)構(gòu),所述的緩沖層層疊平鋪在所述的基底的上表面上;
所述的第一直波導(dǎo)、所述的第二直波導(dǎo)和所述的第三直波導(dǎo)沿所述的緩沖層的寬度方向依次間隔平行排列,所述的第一直波導(dǎo)、所述的第二直波導(dǎo)和所述的第三直波導(dǎo)平鋪在所述的緩沖層的上表面上,所述的第一直波導(dǎo)、所述的第二直波導(dǎo)和所述的第三直波導(dǎo)的長度方向與所述的緩沖層的長度方向平行,所述的第一直波導(dǎo)、所述的第二直波導(dǎo)和所述的第三直波導(dǎo)的寬度均為30nm,所述的第一直波導(dǎo)的長度等于所述的緩沖層的長度,所述的第二直波導(dǎo)的長度為200nm,所述的第三直波導(dǎo)的長度為400nm,所述的第三直波導(dǎo)的長度小于所述的第一直波導(dǎo)的長度;
所述的第一微環(huán)諧振腔和所述的第二微環(huán)諧振腔沿所述的緩沖層的長度方向從前向后間隔平鋪在所述的緩沖層的上表面上,所述的第一微環(huán)諧振腔和所述的第二微環(huán)諧振腔的中心連線平行于所述的第一直波導(dǎo)的長度方向,所述的第二微環(huán)諧振腔位于所述的第一直波導(dǎo)和所述的第二直波導(dǎo)之間,所述的第一微環(huán)諧振腔與所述的第一直波導(dǎo)之間的間距為5nm,所述的第二微環(huán)諧振腔與所述的第一直波導(dǎo)之間的間距為5nm,所述的第二微環(huán)諧振腔與所述的第二直波導(dǎo)之間的間距為5nm,所述的第一微環(huán)諧振腔和所述的第二微環(huán)諧振腔的寬度均為30nm,外圈半徑均為100nm;
所述的半圓形波導(dǎo)的寬度為30nm,外圈半徑為130nm,所述的半圓形波導(dǎo)平鋪在所述的緩沖層的上表面上,所述的第二直波導(dǎo)的后端和所述的第三直波導(dǎo)的后端齊平,所述的第二直波導(dǎo)的后端和所述的第三直波導(dǎo)的后端通過所述的半圓形波導(dǎo)連接;
所述的第四直波導(dǎo)平鋪在所述的緩沖層的上表面上,所述的第四直波導(dǎo)的長度方向垂直于所述的第一直波導(dǎo)的長度方向,所述的第四直波導(dǎo)的寬度為30nm,長度為300nm,所述的第四直波導(dǎo)的后端伸到所述的第一微環(huán)諧振腔和所述的第二微環(huán)諧振腔之間,所述的第一微環(huán)諧振腔與所述的第四直波導(dǎo)之間的間距為5nm;
所述的弧形波導(dǎo)的寬度為30nm,所述的弧形波導(dǎo)的外圈直徑為100nm,所述的弧形波導(dǎo)鋪設(shè)在所述的緩沖層的上表面上,所述的第四直波導(dǎo)的前端和所述的第三直波導(dǎo)的前端通過所述的半圓形波導(dǎo)連接;
所述的第二直波導(dǎo)的前端為所述的異或/同或門的異或邏輯輸出端,所述的第一直波導(dǎo)的前端為所述的異或/同或門的輸入端,所述的第一直波導(dǎo)的后端為所述的異或/同或門的同或邏輯輸出端;
所述的基底的材料為硅,所述的基底的厚度為20nm,所述的緩沖層的材料為二氧化硅,所述的緩沖層的厚度為20nm;
所述的第一直波導(dǎo)由第一底層直波導(dǎo)、第一中層直波導(dǎo)和第一上層直波導(dǎo)通過CMOS兼容工藝連接形成,所述的第一底層直波導(dǎo)的材料為石墨烯,所述的第一底層直波導(dǎo)的厚度為1nm,所述的第一中層直波導(dǎo)的材料為二氧化硅,所述的第一中層直波導(dǎo)的厚度為20nm,所述的第一上層直波導(dǎo)的材料為硅,所述的第一上層直波導(dǎo)的厚度為20nm;
所述的第二直波導(dǎo)由第二底層直波導(dǎo)、第二中層直波導(dǎo)和第二上層直波導(dǎo)通過CMOS兼容工藝連接形成,所述的第二底層直波導(dǎo)的材料為石墨烯,所述的第二底層直波導(dǎo)的厚度為1nm,所述的第二中層直波導(dǎo)的材料為二氧化硅,所述的第二中層直波導(dǎo)的厚度為20nm,所述的第二上層直波導(dǎo)的材料為硅,所述的第二上層直波導(dǎo)的厚度為20nm;
所述的第三直波導(dǎo)由第三底層直波導(dǎo)、第三中層直波導(dǎo)和第三上層直波導(dǎo)通過CMOS兼容工藝連接形成,所述的第三底層直波導(dǎo)的材料為石墨烯,所述的第三底層直波導(dǎo)的厚度為1nm,所述的第三中層直波導(dǎo)的材料為二氧化硅,所述的第三中層直波導(dǎo)的厚度為20nm,所述的第三上層直波導(dǎo)的材料為硅,所述的第三上層直波導(dǎo)的厚度為20nm;
所述的第四直波導(dǎo)由第四底層直波導(dǎo)、第四中層直波導(dǎo)和第四上層直波導(dǎo)通過CMOS兼容工藝連接形成,所述的第四底層直波導(dǎo)的材料為石墨烯,所述的第四底層直波導(dǎo)的厚度為1nm,所述的第四中層直波導(dǎo)的材料為二氧化硅,所述的第四中層直波導(dǎo)的厚度為20nm,所述的第四上層直波導(dǎo)的材料為硅,所述的第四上層直波導(dǎo)的厚度為20nm;
所述的第一微環(huán)諧振腔由第一底層環(huán)形波導(dǎo)、第一中層環(huán)形波導(dǎo)和第一上層環(huán)形波導(dǎo)通過CMOS兼容工藝連接形成,所述的第一底層環(huán)形波導(dǎo)的材料為石墨烯,所述的第一底層環(huán)形波導(dǎo)的厚度為1nm,所述的第一中層環(huán)形波導(dǎo)的材料為二氧化硅,所述的第一中層環(huán)形波導(dǎo)的厚度為20nm,所述的第一上層環(huán)形波導(dǎo)的材料為硅,所述的第一上層環(huán)形波導(dǎo)的厚度為20nm;
所述的第二微環(huán)諧振腔由第二底層環(huán)形波導(dǎo)、第二中層環(huán)形波導(dǎo)和第二上層環(huán)形波導(dǎo)通過CMOS兼容工藝連接形成,所述的第二底層環(huán)形波導(dǎo)的材料為石墨烯,所述的第二底層環(huán)形波導(dǎo)的厚度為1nm,所述的第二中層環(huán)形波導(dǎo)的材料為二氧化硅,所述的第二中層環(huán)形波導(dǎo)的厚度為20nm,所述的第二上層環(huán)形波導(dǎo)的材料為硅,所述的第二上層環(huán)形波導(dǎo)的厚度為20nm;
所述的半圓形波導(dǎo)由底層半圓形波導(dǎo)、中層半圓形波導(dǎo)和上層半圓形波導(dǎo)通過CMOS工藝連接形成,所述的底層半圓形波導(dǎo)的材料為石墨烯,所述的底層半圓形波導(dǎo)的厚度為1nm,所述的中層半圓形波導(dǎo)的材料為二氧化硅,所述的中層半圓形波導(dǎo)的厚度為20nm,所述的上層半圓形波導(dǎo)的材料為硅,所述的上層半圓形波導(dǎo)的厚度為20nm;
所述的弧形波導(dǎo)由底層弧形波導(dǎo)、中層弧形波導(dǎo)和上層弧形波導(dǎo)通過CMOS兼容工藝連接形成,所述的底層弧形波導(dǎo)的材料為石墨烯,所述的底層弧形波導(dǎo)的厚度為1nm,所述的中層弧形波導(dǎo)的材料為二氧化硅,所述的中層弧形波導(dǎo)的厚度為20nm,所述的上層弧形波導(dǎo)的材料為硅,所述的上層弧形波導(dǎo)的厚度為20nm。
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