经由电荷注入对光子集成电路中的折射率的有源调制的制作方法

本公开总体上涉及经由电荷注入对有机材料中的折射率的有源调制(activemodulation)，更具体地说，涉及一种包括有机固体晶体(organic solid crystal，osc)材料层的光子集成电路以及用于调制由该osc材料层形成的光学元件的折射率的方法。

背景技术：

1、有机材料可以结合到各种不同的光学和/或电光学器件架构中，这些光学和/或电光学器件架构包括有源或无源光学和/或电有源器件。由于它们的重量轻和顺应性，可以将一种或多种有机层可以结合到诸如智能眼镜的可穿戴设备中。这种有机层可以是如需要舒适、可调节的尺寸规格的虚拟的和/或增强现实设备等新兴技术的有吸引力的候选。

2、在一些示例中，虚拟现实(virtual reality，vr)和增强现实(augmentedreality，ar)眼镜设备或头戴式耳机可以使用户能够体验事件，诸如在计算机生成的三维世界模拟中与人交互、或查看叠加在现实世界视图上的数据。例如，可以通过光学头戴式显示器(optical head-mounted display，ohmd)或通过使用具有透明平视显示器(transparent heads-up display，hud)或ar覆盖的嵌入式无线眼镜来实现将信息叠加到视图上。vr/ar眼镜设备和头戴式耳机可以用于各种目的。例如，政府可以将这种设备用于军事训练，医疗专业人员可以使用这种设备模拟手术，并且工程师可以将这种设备用作设计可视化辅助工具。

3、这些和其他应用可以充分利用光学各向异性有机材料的一个或多个特征来操纵光。尽管对于在这种设备和系统中使用最近取得了进展，但提供有机或其他介电材料以实现改进的光学和机械性能将是有利的。

技术实现思路

1、根据本公开的第一方面，提供了一种光子集成电路，该光子集成电路包括：有机固体晶体(osc)材料层，该osc材料层包括基板部和凸起光学元件，该凸起光学元件与该基板部集成为一体并从该基板部延伸。

2、在一些实施方案中，osc材料层包括选自由以下项构成的组的烃类化合物：萘、蒽、菲、芘、心环烯(碗烯，corannulene)、芴和联苯。

3、在一些实施方案中osc材料层包括选自由以下项构成的组的烃类化合物：呋喃、吡咯、噻吩、吡啶、嘧啶、哌啶、三氮烯、噻唑、噁唑和氧硫杂环戊烯(oxathiole)。

4、在一些实施方案中，osc材料层包括选自由以下项构成的组的掺杂剂：氟、氯、氮、氧、硫、硒、碲、磷、银、铜、钾、钠和双极性有机半导体。

5、在一些实施方案中，osc材料层包括以下项的至少一者：单轴取向的折射率；或双轴取向的折射率。

6、在一些实施方案中，osc材料层包括至少约1.6的折射率和至少约0.1的双折射率。

7、在一些实施方案中，osc材料层包括单晶。

8、在一些实施方案中，凸起光学元件被配置为传输电磁辐射。

9、在一些实施方案中，凸起光学元件包括无源组件，该无源组件选自由以下项构成的组：波导、交叉结构、锥形件、方向耦合器、分束器和光栅。

10、在一些实施方案中，凸起光学元件包括有源组件，该有源组件选自由以下项构成的组：光学调制器、光学开关或闸、以及相移器。

11、在一些实施方案中，光子集成电路还包括电极，该电极设置在凸起光学元件的至少一部分的上方。

12、根据本公开的第二方面，提供了一种头戴式显示器，该头戴式显示器包括第一方面的光子集成电路。

13、根据本公开的第三方面，提供了一种设备，该设备包括：有机固体晶体(osc)基板；以及光学元件，该光学元件设置在该基板的上方，其中，该光学元件包括有机固体晶体层。

14、在一些实施方案中，光学元件与基板集成为一体。

15、在一些实施方案中，光学元件包括至少约1.6的折射率和至少约0.01的双折射率。

16、在一些实施方案中，光学元件包括单晶。

17、在一些实施方案中，光学元件被配置为传输电磁辐射。

18、在一些实施方案中，该设备还包括电极，该电极设置在光学元件的至少一部分的上方。

19、根据本公开的第四方面，提供了一种方法，该方法包括：形成主电极；在主电极的上方形成有机固体晶体(osc)层；从osc层的未移除部分移除与主电极相对的osc层的选定部分、以形成光学元件；在光学元件的至少一部分的上方形成副电极；在主电极与副电极之间施加第一电压、以在光学元件内沿选定方向产生第一折射率；以及在主电极与副电极之间施加第二电压、以在光学元件内沿选定方向产生第二折射率。

20、在一些实施方案中，光学元件具有在施加第一电压时的第一双折射率、以及在施加第二电压时的第二双折射率。

21、应当理解的是，本文中描述为适合于结合到本公开的一个或多个方面或实施方案中的任何特征旨在可概括到本公开的任何和所有方面和实施方案中。本领域技术人员能够根据本公开的说明书、权利要求和附图来理解本公开的其他方面。前面的概括性描述和下面的详细描述仅是示例性和说明性的，而不是对权利要求的限制。

技术特征：

1.一种光子集成电路，所述光子集成电路包括：

2.根据权利要求1所述的光子集成电路，其中，所述osc材料层包括选自由以下项构成的组的烃类化合物：萘、蒽、菲、芘、心环烯、芴和联苯。

3.根据权利要求1所述的光子集成电路，其中，所述osc材料层包括选自由以下项构成的组的烃类化合物：呋喃、吡咯、噻吩、吡啶、嘧啶、哌啶、三氮烯、噻唑、噁唑和氧硫杂环戊烯。

4.根据前述权利要求中任一项所述的光子集成电路，其中，所述osc材料层包括选自由以下项构成的组的掺杂剂：氟、氯、氮、氧、硫、硒、碲、磷、银、铜、钾、钠和双极性有机半导体。

5.根据前述权利要求中任一项所述的光子集成电路，其中，所述osc材料层包括以下项的至少一者：

6.根据前述权利要求中任一项所述的光子集成电路，所述光子集成电路为以下项的一者或多者的所述光子集成电路：

7.根据前述权利要求中任一项所述的光子集成电路，其中，所述凸起光学元件包括以下项的一者或多者：

8.根据前述权利要求中任一项所述的光子集成电路，所述光子集成电路还包括电极，所述电极设置在所述凸起光学元件的至少一部分的上方。

9.一种头戴式显示器，所述头戴式显示器包括根据权利要求1至8中任一项所述的光子集成电路。

10.一种设备，所述设备包括：

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述光学元件与所述基板集成为一体。

12.根据权利要求10或权利要求11所述的设备，所述设备为以下项的一者或多者的所述设备：

13.根据权利要求10至12中任一项所述的设备，所述设备还包括电极，所述电极设置在所述光学元件的至少一部分的上方。

14.一种方法，所述方法包括：

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述光学元件具有在施加所述第一电压时的第一双折射率、以及在施加所述第二电压时的第二双折射率。

技术总结本发明涉及一种含有机固体晶体(OSC)材料层光子集成电路(PIC)，该OSC材料层具有基板部和与该基板部集成为一体并从该基板部延伸的凸起光学元件。该凸起光学元件可以包括光子集成电路的无源组件或有源组件。技术研发人员：安德鲁·约翰·欧德科克,饶婷凌,阿尔曼·博罗曼德,金伯利·凯·奇尔德烈斯,伊珊·瓦帝,朴南硕,宋珀儿,莱夫·约瑟夫·普尔维斯二世受保护的技术使用者：元平台技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2