本技术涉及光电子器件技术,介绍了一种多功能波导型光电子器件,该器件利用相变材料实现多功能。通过施加正偏压脉冲,使相变材料从晶态转变为非晶态,以实现器件的多功能性。
背景技术
随着人工智能时代信息的爆炸式增长,人们对计算系统的高效性需求也在极速增长。光学神经网络能够以更精确的信息提取和更少的网络参数实现高效计算,被认为是未来神经形态学硬件处理器的理想候选者。光子器件其固有的高并行性、高计算带宽带来了光计算的独特优势。光电探测器作为承担了高速光通信、光计算系统的信号转换核心组件,正朝着向更高响应度、更宽波长范围、更高带宽等方向发展。然而作为电光转换器件,光几乎全部被转换为载流子形成电流,具有高损耗特性,并导致单个器件的重构能力有限。
相变材料是在相变温度附近会发生非晶态到晶态的结构转变,形成绝缘态到金属态的电子结构变化,从而引起相变前后光学常数的显著差异,并用于调控特定光学性能的功能材料。相变材料具有可重复擦写的能力,同时还具备非易失性,可以重构光子回路,在光计算具有很大应用潜力。
现有技术CN 106782645 B公开一种基于相变纳米线的集成型光电存储器件及其测试方法,该器件目的是实现多级存储,通过给电极施加电脉冲或擦写光脉冲使得纳米线发生相变。其光强探测是将光从光栅引出、通过外部的光电探测器监测透过率进行的,因而该器件本身不具有光电探测器的功能,因此该技术大大削弱了相变材料器件的可扩展性与可重构功能数。现有技术CN 110739359 A公开一种α相GeTe宽光谱红外探测器及其制备方法,该技术通过在基底上直接乘积α相GeTe光敏层再沉积金属电极层实现红外探测器,用于红外热成像。然而该探测器是面接收的,没有光波导层间结构,无法形成光子回路,不利于与其他光电器件实现低成本、大规模片上集成。现有技术CN 217086596 U公开一种新型光电池器件及紫外光电探测器,其相变材料为热学相变材料,用于吸热层设计使光照热能快速散发,而没有利用光学相变材料及其本身的光电特性用于实现光电探测器。
实现思路