薄膜电光波导调制器装置的制作方法

薄膜电光波导调制器装置
1.背景
技术领域
2.本公开内容的实施方式一般涉及于电光装置，且更具体而言，涉及集成在硅平台中的薄膜电光波导调制器装置。

背景技术：

3.硅光子学已经成为用于高密度、低成本集成光子电路的一个平台，有着广泛的应用。将诸如钛酸钡(batio3,bto)之类的电光(eo)材料添加至硅光子中，可以使得能够实现许多新型的有源光子装置(诸如调制器及开关)，这些新型的有源光子装置能够降低功耗并提高运行速度。包括电光(eo)波导相位调制器的集成在硅平台中的电光装置，可能也是新兴量子技术的关键要素，这些新兴量子技术诸如是使用单光子源及单光子检测器的全光量子计算(all-optical quantum)。
4.然而，规模可调(scalable)和可复制的集成电光装置的架构的开发仍然是近期量子技术发展的一个缺失要素。

技术实现要素：

5.本公开内容的实施方式一般涉及一种电光波导调制器装置。该电光装置包括：基板上的种晶层，该种晶层具有与该种晶层的表面对准的第一结晶学平面(crystallographic plane)；电光通道，在该种晶层上沿第一方向延伸并具有与该种晶层的表面对准的第二结晶学平面；绝缘层(insulator layer)，沿垂直于第一方向的第二方向在该基板上的该电光通道的两侧上；在该电光通道和该绝缘层上的电极阻挡层；以及在第二方向上延伸的一个或多个电极。该种晶层和该绝缘层各自包括折射率低于该电光通道的材料。
6.本公开内容的实施方式还涉及一种形成具有结晶学上对准的表面的基板的方法。这种方法包括以下步骤：通过从离子束辅助沉积工艺及脉冲激光沉积工艺中选择的工艺在基板上沉积种晶层，并且对沉积的种晶层进行退火以使该种晶层的第一结晶学平面与该种晶层的表面对准。
7.本公开内容的实施方式还涉及一种形成电光波导调制器装置的方法。这种方法包括以下步骤：通过从离子束辅助沉积工艺及脉冲激光沉积工艺中选择的工艺在基板上沉积种晶层；对沉积的种晶层进行退火以使该种晶层的第一结晶学平面与该种晶层的表面对准；在该种晶层上沉积电光材料层；对沉积的电光材料层进行退火以使该电光材料层的第二结晶学平面与该种晶层的表面对准；以及对此电光材料层制作图案以在该种晶层上形成沿第一方向延伸的电光通道。该种晶层包括折射率低于电光通道的材料。
附图说明
8.为了能够详细理解本公开内容的上述特征的方式，可以参考实施方式来获得上文简要概述的本公开内容的更具体的描述，其中一些实施方式在附图中示出。然而，应当注意，附图仅示出了示例性实施方式，因此不应被视为限制本公开内容的范围，并且可以允许其他同样有效的实施方式。
9.图1为根据一个实施方式的电光(eo)波导调制器的示意图。
10.图2示出了根据一个实施方式的用于制造eo波导的处理顺序的流程图。
11.图3为根据一个实施方式的基板处理系统的示意图。
12.为了便于理解，在可能的情况下，使用了相同的参考数字来表示附图所共有的相同元件。可以设想，一个实施方式的元件及特征可以有益地并入其他实施方式中，而无需进一步叙述。
具体实施方式
13.本公开内容的实施方式一般涉及电光(eo)装置，且更具体而言，涉及集成在硅平台中的薄膜电光(eo)波导调制器装置。
14.在本文所描述的实施方式中，集成在硅平台中的薄膜电光(eo)波导相位调制器具有高质量，具有结晶学取向对准的(crystallographic orientations aligned)eo材料，使得eo材料具有高电光系数(例如，普克尔系数(pockel coefficient)》700pm/v)，导致对施加的电场有高灵敏度。由于所沉积的种晶层及eo材料的结晶学取向未对准，所以在高温下通过退火工艺(诸如激光退火工艺)来执行在基板上形成的下层种晶层与eo材料的结晶学取向对准。当基板在用于预清洁基板的预清洁腔室与用于沉积eo材料和/或种晶层的工艺腔室之间传送时，在不破坏真空的情况下执行退火工艺。
15.这种薄膜电极波导相位调制器可以根据用于调制入射光相位的施加电场的强度而具有不同的折射率，因此，当与光纤或单光子源及单光子检测器组合时，可以被用作为下一代光通信及量子技术的使能元件(enabling element)。
16.传统上，电光(eo)装置在块状(bulk)铌酸锂(linbo3)单晶体上制造，并且由于它们生长成大且高质量的单晶体的能力而与其他光学及电子部件结合。朝着硅上集成且紧凑的光学系统的最近发展要求用具有更高电光系数的铁电氧化物材料(诸如钛酸钡(batio3,bto)，而不是linbo3)制造及表征薄膜光学及电光(eo)部件(例如，波导、源、调制器及检测器)。在本文描述的实施方式中，描述了在硅基平台上形成的薄膜电光(eo)波导相位调制器的实例。然而，本公开内容不限于在此特定应用中使用，并且可应用于其他薄膜电光(eo)部件。
17.图1为根据一个或多个实施方式的电光(eo)波导调制器100的示意图。图2示出了根据一个或多个实施方式的用于制造eo波导调制器100的处理顺序200的流程图。在基板处理系统中执行用于在基板102上制造eo波导调制器100的处理顺序200，基板处理系统诸如是下面结合图3描述的集工具300。
18.如本文所使用的，术语“基板”是指用作后续处理操作的基础的材料层，并且包括将被设置用于在其上形成eo波导调制器100的表面。基板102可为(001)硅晶片、氧化硅、应变硅、硅锗、掺杂的或未掺杂的多晶硅、掺杂的或未掺杂的硅晶片、图案化的或非图案化的
晶片绝缘体上硅(silicon on insulator；soi)、碳掺杂的氧化硅、氮化硅、磷化铟、锗、砷化镓、氮化镓、石英、熔融石英、玻璃或蓝宝石。此外，基板102不限于任何特定尺寸或形状。基板102可为具有200mm直径、300mm直径或其他直径(诸如450mm)等的圆形晶片。基板102也可为任何多边形、正方形、矩形、弯曲的或其他非圆形工件，诸如多边形玻璃基板。
19.在处理顺序200的方块202中，在基板102的表面上制造eo波导调制器100之前，将基板102的表面预清洁以去除自然氧化物或其他污染源。例如，可在约24℃与约50℃之间的温度下通过使用稀(dhf)蚀刻溶液的湿式蚀刻工艺来预清洁基板102。替代地，可以在预清洁腔室(诸如siconitm腔室，可从美国加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司购得)中通过蒸汽蚀刻工艺(vapor etch process)来预清洁基板102。预清洁气体可为氮气(n2)和氢气(h2)的混合物。净化气体或载气，诸如氩气(ar)，也可以添加至预清洁气体混合物中。
20.eo波导调制器100包括形成于基板102上的种晶层104。种晶层104在x-y平面上由氧化镁(或氧化镁，mgo)形成，并且在z方向上的厚度在约0.25nm与约15nm之间。种晶层104被形成为具有平行于x-y平面的(001)结晶学平面，与下面的基板102的结晶学平面(例如，(001)硅晶片)对准。在一些实施方式中，种晶层104通过物理气相沉积(pvd)工艺在室温下在预清洁基板102上沉积mgo而形成，物理气相沉积(pvd)工艺利用基于包括氩气(ar)及氧气(o2)的混合气体的等离子体，其中容纳在pvd腔室中的靶材包括mgo。在处理顺序200的方块204中，种晶层104由其他化学沉积工艺形成，诸如化学气相沉积(cvd)工艺、金属有机化学气相沉积(mocvd)、原子层沉积(ald)工艺或分子束外延(molecular beam epitaxy；mbe)工艺。然而，所沉积的种晶层104可包括具有变化尺寸及结晶学取向的多个微晶畴(domains of crystallites)，诸如体心立方(body-centered cubic；bcc)或面心立方(face-centered cubic；fcc)晶格结构的(200)、(220)及(222)，从而被进一步处理以使得种晶层104包括具有平行于x-y平面的(001)结晶学平面的更大mgo微晶畴。例如，可以通过离子束辅助沉积(ion beam assisted deposition；ibad)工艺将mgo进一步沉积在基板102上。在ibad工艺中，随着mgo被沉积，mgo同时被高能(约300ev及约2000ev)离子束蚀刻，离子是诸如氩离子(ar
+
)或氧离子(o
+
)，这取决于mgo微晶的结晶学取向。当离子束以与种晶层104的表面(即x-y平面)成45
°
角入射时，优先形成具有(001)结晶学平面(离子束平面外(out-of-plane to the ion beam))及(101)结晶学平面(离子束平面内及平行于离子束平面(in-plane and parallel to the ion beam))的微晶，同时去除具有其他平面的微晶。在一些实施方式中，经由脉冲激光沉积(pulsed laser deposition；pld)工艺形成种晶层104。
21.在处理顺序200的方块206中，可通过激光退火工艺、快速热退火(rta)工艺、炉退火工艺或真空退火腔室中的退火工艺，进一步对种晶层104进行退火以从尚未与结晶学平面(001)对准的畴重建晶体结构。在激光退火工艺中，在含有氧气(o2)、氢气(h2)及氮气(n2)的气氛中，在大气压力下，在约700℃与约1100℃之间的温度用净化气体或载气(例如氩(ar))照射种晶层104的表面约0.1秒与约24小时之间的持续时间。在rta工艺中，在含有氧气(o2)、氢气(h2)及氮气(n2)的气氛中，在高真空压力下，在约200℃与约1000℃之间的温度下，使用净化气体或载气(诸如氩气)，该退火工艺持续约0.1秒与约24小时之间的持续时间。退火工艺可为在快速热处理(rtp)腔室中的炉退火，其中在含有氧气(o2)、氢气(h2)及氮气(n2)的气氛中在高真空下，用净化气体或载气(例如诸如氩气(ar))将种晶层104加热至
约200℃与约1000℃之间的温度约0.1秒与约24小时之间的持续时间。退火工艺可在真空退火或高压腔室中进行，在约为1000℃的温度下，使用净化气体或载气(诸如氩气(ar))进行约5分钟与90分钟之间的持续时间。
22.在可与本文所描述的其他实施方式组合的另一实施方式中，重复方块204中的沉积工艺及方块206中的退火工艺，直到实现具有具结晶学平面(001)的mgo微晶的期望畴大小的种晶层104的期望厚度为止。
23.eo波导调制器100还包括在种晶层104的(001)结晶学平面上沿x方向形成的eo通道106。eo通道106限定了eo波导调制器100的波导区域。eo通道106由表现出普克尔效应(也称为线性eo效应)的材料形成，普克尔效应改变与施加至材料的电场成比例的折射率。在一些实施方式中，eo通道106由钛酸钡(batio3,bto)形成，其中bto的c轴取向为z方向。在已知的材料中，块状bto具有最大的普克尔系数(》1000pm/v)。eo通道106在y方向上的宽度在约4nm与约500nm之间，并且在z方向上的厚度在约100nm与约300nm之间。eo通道106通过在种晶层104上形成bto层并且对在种晶层104上的bto层制作图案来制造。在处理顺序200的方块208中，bto层可以通过沉积工艺形成，这些工艺诸如是pvd工艺、cvd工艺或ald工艺，或者通过外延生长形成。在处理顺序200的方块210中，所沉积的bto层可以被退火(实质上类似于方块206中的退火工艺)，以形成在x-y平面(即，沿z轴的c轴)中具有(001)结晶学平面的bto微晶畴。在一些实施方式中，eo通道106由钛酸锶钡(bao4srti,bsto)形成。在可与本文所描述的其他实施方式组合的另一实施方式中，重复方块208中的沉积工艺及方块210中的退火工艺，直到实现具有具结晶学平面(001)的bto微晶的期望畴大小的种晶层104的期望厚度为止。
24.在处理顺序200的方块212中，蚀刻bto层连同下面的种晶层104以形成eo通道106。
25.立方mgo(300k时)及四方bto(300k时)及四方bto(300k时)之间的晶格失配相当大。然而，mgo由于其低折射率(在1.55μm波长处约1.7)及光学透明性而常被用作种晶层104。种晶层104将eo通道106与下面的硅基板102光学分离，因为种晶层104的低折射率(低于eo通道106的折射率，它当在1.55μm波长处不施加电场时约为2.3)确保光在eo通道106内在z方向上的约束。
26.在一些实施方式中，种晶层104由钛酸锶(srtio3,sto)形成，并且eo通道106由钛酸镧(la2ti2o7,lto)形成。
27.eo波导调制器100还包括在x方向上eo通道106两侧的基板102上的绝缘层108。绝缘层108可由具有低折射率的介电材料形成，诸如氧化硅(sio2，在1.55μm波长处的折射率约1.4)、氮化硅(si3n4，在1.55μm波长处的折射率约2.0)、低k、超低k或极低k介电材料、sich、sicnh、siconh、黑金刚石、多孔或气隙材料。在处理顺序200的方块214中，绝缘层108通过以下步骤而形成：通过沉积工艺(诸如pvd工艺、cvd工艺或ald工艺)在eo通道106和种晶层104的暴露表面上沉积介电材料的覆盖层(blanket layer)，以及随后部分回蚀刻(etch back)或化学研磨介电材料的覆盖层，使得eo通道106被暴露并与绝缘层108一起被平坦化。
28.在eo通道106及绝缘层108之上，eo波导调制器100还包括电极阻挡层110。电极阻挡层110由选自氮化钽(tan)、氮化钛(tin)、钛(ti)及氧化钽(ta2o5)的材料形成。阻挡层110在z方向上的厚度在约0.25nm与约15nm之间。在处理顺序200的方块216中，电极阻挡层110
可由诸如pvd工艺、cvd工艺或ald工艺之类的沉积工艺形成。
29.eo波导调制器100还包括在eo通道106的侧面上形成的沿y方向延伸的一个或多个共面电极(coplanar electrode)112。电极112由镍(ni)、钨(w)、钌(ru)、铝(al)、钼(mo)、铜(cu)或钴(co)形成。每个电极112在y方向上的宽度在约0.4nm与约500nm之间，并且在z方向上的厚度在约1nm与约1000nm之间，例如，约100nm。当向电极112施加dc或低频电压时，eo通道106的折射率改变，导致对传播通过eo通道106的波导区域的光的相位进行调制。在处理顺序200的方块218中，电极112通过以下步骤而形成：通过沉积工艺(诸如pvd工艺、cvd工艺或ald工艺)沉积诸如镍(ni)、钨(w)、钌(ru)、铝(al)、钼(mo)、铜(cu)或钴(co)之类的金属层，对所沉积的金属层制作图案。电极112可以被退火，实质上类似于方块206中的退火工艺。
30.图3示出了根据一个或多个实施方式制造eo波导调制器100的基板处理系统300。基板处理系统300的实例为系统及系统，这些系统可从美国加利福尼亚州圣克拉拉的应用材料公司购得。替代地，也可以根据本公开内容修改其他基板处理系统。
31.基板处理系统300包括真空密封处理平台302、工厂接口304及控制器306。此外，基板处理系统300也可以被称为集工具或多腔室处理系统。
32.处理平台302包括一个或多个处理腔室。例如，处理平台302可包括处理腔室308、310、312、314、316、318、320、322、324。此外，处理平台302包括一个或多个传送腔室。例如，如图3所示，处理平台302包括传送腔室326、328。处理平台302还可以包括允许基板在传送腔室之间传送的一个或多个通过腔室。例如，通过腔室330、332可允许基板在传送腔室326与328之间传送。
33.处理平台302还可以包括一个或多个装载锁定腔室。例如，如图3所示，处理平台302包括装载锁定腔室334、336。装载锁定腔室334、336可在将基板从工厂接口304传送至传送腔室326之前被抽空以在真空下操作。
34.工厂接口304包括一个或多个坞站(docking station)338、一个或多个工厂接口机器人340及填装站(charging station)342。坞站338包括一个或多个前开式标准舱(front opening unified pod；foup)344a、344b、344c、344d。工厂接口机器人340能够进行由箭头346所示的线性及旋转运动。此外，工厂接口机器人340可以在foup 344a-d、装载锁定腔室334、336以及填装站342之间传送基板。可由工厂接口机器人340将基板从填装站342传送至装载锁定腔室334、336中的一个或多个，用于在处理平台302内处理基板。随后，可由工厂接口机器人340将处理后的基板从装载锁定腔室334、336传送至foup344a-d中的一个foup。
35.传送腔室326包括传送机器人348。传送机器人348将基板传送往返装载锁定腔室334、336、传送往返处理腔室308、310、312、314，以及传送往返通过腔室330、332。通过腔室330及332可用于维持真空条件，同时允许基板在处理平台302内在传送腔室326与328之间传送。传送腔室328包括传送机器人350。传送机器人350在通过腔室330，332与处理腔室316、318、320、322、324之间传送基板，以及在处理腔室316、318、320、320、322、324之间传送基板。
36.处理腔室308、310、312、314、316、318、320、322、324可以以适合于处理基板的任何
方式构造。例如，处理腔室308、310、312、314、316、318、320、322、324可被构造为用以沉积一个或多个材料层并对基板应用一个或多个清洁工艺。
37.处理腔室(例如，处理腔室308、310、312、314)可被构造为用以在将基板传送至另一处理腔室之前执行预清洁工艺以从基板去除污染物和/或脱气挥发性成分。处理腔室322可被构造为用以在基板上沉积一层或多层。此外，处理腔室324可被构造为用以在基板被传送至一个或多个处理腔室316、318、320、322之前将掩模(例如，遮蔽掩模(shadow mask))放置于基板上，并且在一个或多个处理腔室316、318、320、322内进行处理之后从基板卸除掩模。处理腔室316、318、320、322可被构造为用以利用诸如化学气相沉积(cvd)、原子层沉积(ald)、金属有机化学气相沉积(mocvd)、等离子体增强化学气相沉积(pecvd)及物理气相沉积(pvd)(例如，溅射工艺或蒸发工艺)等之类的沉积工艺沉积材料。处理腔室316、318、320可为快速热退火(rta)腔室或快速热处理(rtp)腔室，这些腔室可以在真空或接近真空压力下对基板进行退火。rta腔室的实例为radiance
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腔室，可从美国加利福尼亚州圣克拉拉的应用材料公司购得。替代地，处理腔室316、318、320可为能够执行高温cvd沉积、退火工艺或原位沉积及退火工艺的w
ⅹztm
沉积腔室。
38.控制器306被构造为用以控制基板处理系统300的部件。控制器306可为任何合适的控制器，用于控制处理腔室308、310、312、314、316、318、320、322、324、传送腔室326及328、通过腔室330、332以及工厂接口304中的一个或多个的操作。例如，控制器306可被构造为用以控制传送机器人348、传送机器人350及工厂接口机器人340的操作。控制器306包括中央处理单元(cpu)352、存储器354及支持电路356。cpu 352可为可在工业环境中使用的任何通用计算机处理器。支持电路356耦接至cpu 352，并且可以包括高速缓存、时钟电路、输入/输出子系统、电源和类似电路。软件例程可储存在存储器354中。软件例程可由cpu 352执行，并且因此适于使基板处理系统300内的各种部件执行本文所述方法中的一个或多个。替代地，或者附加地，可以由第二cpu(未示出)执行一个或多个软件例程。第二cpu可为控制器306的一部分或者远离控制器306。
39.一个或多个处理腔室308、310、312、314、316、318、320、322、324、一个或多个传送腔室326及328、一个或多个通过腔室330、332和/或工厂接口304可以具有被构造为用以控制本文公开的方法的至少一部分的一个专用控制器或多个专用控制器(未示出)。这些专用控制器可被构造为类似于控制器306，并且可与控制器306耦接以同步基板处理系统300内的基板处理。
40.在本文描述的实施方式中，集成在硅平台中的薄膜电光(eo)波导相位调制器具有高质量，具有结晶学取向对准的电光材料。此种薄膜电极波导相位调制器在与光纤、或单光子源及单光子检测器相结合时可以用作下一代光学通信及量子技术的使能元件。
41.尽管前述内容针对本公开内容的实施方式，但是可以在不脱离本公开内容的基本范围的情况下设计本公开内容的其他及进一步的实施方式，并且本公开内容的范围由随附的权利要求书确定。

技术特征：

1.一种电光波导调制器装置，包括：基板上的种晶层，所述种晶层具有与所述种晶层的表面对准的第一结晶学平面；电光通道，在所述种晶层上沿第一方向延伸并且具有与所述种晶层的所述表面对准的第二结晶学平面；绝缘层，沿垂直于所述第一方向的第二方向在所述基板上的所述电光通道的两侧上；电极阻挡层，在所述电光通道和所述绝缘层上；以及一个或多个沿所述第二方向延伸的电极，其中所述种晶层和所述绝缘层各自包括折射率低于所述电光通道的材料。2.如权利要求1所述的电光波导调制器装置，其中所述种晶层包括具有与所述种晶层的所述表面对准的(001)结晶学平面的氧化镁(mgo)。3.如权利要求2所述的电光波导调制器装置，其中所述电光通道包括选自钛酸钡(batio3)及钛酸锶钡(bao4srti,bsto)的材料，所述材料具有与所述种晶层的所述表面对准的(001)结晶学平面。4.如权利要求1所述的电光波导调制器装置，其中所述种晶层的厚度在约0.25nm至约5nm之间。5.如权利要求1所述的电光波导调制器装置，其中所述电光通道具有在所述第二方向上的在约4nm与约500nm之间的宽度，并且具有在约100nm与约300nm之间的厚度。6.如权利要求1所述的电光波导调制器装置，其中所述种晶层包括钛酸锶(srtio3)。7.如权利要求1所述的电光波导调制器装置，其中所述电光通道包括钛酸镧(la2ti2o7)。8.一种形成具有结晶学上对准的表面的基板的方法，包括以下步骤：通过从离子束辅助沉积工艺和脉冲激光沉积工艺中选择的工艺在基板上沉积种晶层；以及对沉积的种晶层进行退火以使所述种晶层的第一结晶学平面与所述种晶层的表面对准。9.如权利要求8所述的方法，其中所述沉积的种晶层的所述退火步骤包括激光退火工艺。10.如权利要求8所述的方法，其中所述种晶层包括具有与所述种晶层的所述表面对准的(001)结晶学平面的氧化镁(mgo)。11.如权利要求8所述的方法，其中所述种晶层具有在约0.25nm与约5nm之间的厚度。12.一种形成电光波导调制器装置的方法，包括以下步骤：通过选自离子束辅助沉积工艺和脉冲激光沉积工艺的工艺在基板上沉积种晶层；对沉积的种晶层进行退火以使所述种晶层的第一结晶学平面与所述种晶层的表面对准；在所述种晶层上沉积电光材料层；对沉积的电光材料层进行退火以使所述电光材料层的第二结晶学平面与所述种晶层的所述表面对准；以及对所述电光材料层和所述种晶层制作图案以形成在所述种晶层上沿第一方向延伸的电光通道，其中
所述种晶层包括折射率低于所述电光通道的材料。13.如权利要求12所述的方法，其中所述沉积的种晶层的所述退火步骤包括激光退火工艺，以及所述沉积的电光材料层的所述退火步骤包括激光退火工艺。14.如权利要求12所述的方法，其中重复所述种晶层的所述沉积步骤及所述沉积的种晶层的所述退火步骤。15.如权利要求12所述的方法，其中重复所述电光材料层的所述沉积步骤及所述沉积的电光材料层的所述退火步骤。16.如权利要求12所述的方法，还包括以下步骤：在所述基板上沉积所述种晶层之前，对所述基板进行预清洁。17.如权利要求12所述的方法，还包括以下步骤：沉积沿垂直于所述第一方向的第二方向在所述基板上的所述电光通道的任一侧上的绝缘层；在所述电光通道和所述绝缘层上的电极阻挡层；以及在所述第二方向上延伸的一个或多个电极，其中所述种晶层和所述绝缘层各自包括折射率低于所述电光通道的材料。18.如权利要求12所述的方法，其中所述种晶层包括具有与所述种晶层的所述表面对准的(001)结晶学平面的氧化镁(mgo)，以及所述电光通道包括选自钛酸钡(batio3)和钛酸锶钡(bao4srti,bsto)的材料，所述材料具有与所述种晶层的所述表面对准的(001)结晶学平面。19.如权利要求12所述的方法，其中所述种晶层具有在约0.25nm与约5nm之间的厚度，以及所述电光通道具有在约4nm与约500nm之间的宽度和在约100nm与约300nm之间的厚度。20.如权利要求12所述的方法，其中所述种晶层包括钛酸锶(srtio3)，并且所述电光通道包括钛酸镧(la2ti2o
z
)。

技术总结

一种电光波导调制器装置包括：基板上的种晶层，种晶层具有与种晶层的表面对准的第一结晶学平面；电光通道，在种晶层上沿第一方向延伸并具有与种晶层的表面对准的第二结晶学平面；绝缘层，沿垂直于第一方向的第二方向在基板上的电光通道的两侧上；在电光通道和绝缘层上的电极阻挡层；以及在第二方向上延伸的一个或多个电极。种晶层和绝缘层各自包括折射率低于电光通道的材料。于电光通道的材料。于电光通道的材料。