與示范性實(shí)施方式一致的裝置涉及超器件(meta device)。

背景技術(shù)：

超材料(meta material)是包括人造超結(jié)構(gòu)(meta structure)的材料，該超結(jié)構(gòu)被圖案化為具有比波長(zhǎng)小的大小和尺寸。包括在超材料中的每個(gè)超結(jié)構(gòu)具有響應(yīng)于施加到超材料的電磁波或聲波的特定特性。

超材料可以被設(shè)計(jì)和制造為具有相對(duì)于電磁波或聲波的有效折射系數(shù)和有效材料系數(shù)，該有效折射系數(shù)和有效材料系數(shù)不存在于自然界中。例如，超材料可以產(chǎn)生新的現(xiàn)象，諸如亞波長(zhǎng)聚焦、負(fù)折射等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一個(gè)或多個(gè)示范性實(shí)施方式可以提供一種包括超材料的超器件。

其它的示范性方面將在隨后的描述中被部分地闡述并將部分地從該描述變得明顯，或者可以通過(guò)實(shí)施給出的示范性實(shí)施方式而掌握。

根據(jù)示范性實(shí)施方式的一個(gè)方面，一種超器件包括：彼此間隔開(kāi)的多個(gè)電極；覆蓋多個(gè)電極的絕緣層；超材料，包括彼此間隔開(kāi)的多個(gè)超結(jié)構(gòu)；以及有源層，設(shè)置在絕緣層和超材料之間并具有根據(jù)施加到所述多個(gè)電極和所述有源層的電信號(hào)而變化的電荷密度。

多個(gè)超結(jié)構(gòu)的每個(gè)可以交疊多個(gè)電極中的一個(gè)。

多個(gè)電極中的至少一個(gè)可以交疊多個(gè)超結(jié)構(gòu)中的至少兩個(gè)。

多個(gè)電極中的相鄰電極之間的區(qū)域可以由絕緣層填充。

有源層的與多個(gè)電極中的一個(gè)電極的位置相對(duì)應(yīng)的區(qū)域的電荷密度可以在施加電信號(hào)到多個(gè)電極中的所述一個(gè)電極時(shí)改變。

預(yù)定大小的電壓可以施加到有源層，并且與所述預(yù)定大小不同的大小的電壓可以施加到多個(gè)電極。

有源層可以接地。

多個(gè)電極的每個(gè)可以與多個(gè)電極中的其它電極電隔離，使得電壓可以獨(dú)立地施加到多個(gè)電極的每個(gè)。

不同的電壓可以施加到多個(gè)電極中的至少兩個(gè)。

不同的電壓可以施加到多個(gè)電極中的兩個(gè)相鄰的電極。

電壓可以施加到多個(gè)電極，使得從超器件反射的光被導(dǎo)引到預(yù)定點(diǎn)。

反射光被導(dǎo)引到的預(yù)定點(diǎn)可以根據(jù)施加到多個(gè)電極的電壓而改變。

超器件還可以包括電路基板，該電路基板配置為施加電壓到多個(gè)電極。

電路基板可以接觸多個(gè)電極。

多個(gè)超結(jié)構(gòu)的每個(gè)的長(zhǎng)度可以小于超器件的操作波長(zhǎng)。

多個(gè)電極的空間間隔的尺寸可以小于多個(gè)超結(jié)構(gòu)的空間間隔的尺寸。

有源層可以根據(jù)電荷密度引起反射光的相位偏移(phase shift)。

絕緣層可以為第一絕緣層，并且超器件還可以包括在有源層和超材料之間的第二絕緣層。

第二絕緣層可以包括金屬化合物和硅化合物中的至少一種。

第二絕緣層可以包括Al₂O₃、HfO、ZrO、HfSiO、SiOx、SiNx和SiON中的至少一種。

有源層可以包括銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AZO)、鎵鋅氧化物(GZO)和鎵銦鋅氧化物(GIZO)中的至少一種。

絕緣層可以包括金屬化合物和硅化合物中的至少一種。

絕緣層可以包括Al₂O₃、HfO、ZrO、HfSiO、SiOx、SiNx和SiON中的至少一種。

多個(gè)電極可以具有相同的形狀和尺寸。

多個(gè)電極可以被一維地或二維地布置。

多個(gè)超結(jié)構(gòu)的每個(gè)的長(zhǎng)度可以小于操作波長(zhǎng)。

根據(jù)另一個(gè)示范性實(shí)施方式的方面，一種超器件包括：多個(gè)超結(jié)構(gòu)，彼此間隔開(kāi)并配置為反射入射光的至少一部分；和控制器，包括彼此間隔開(kāi)的多個(gè)電極并配置為利用施加到多個(gè)電極的電壓來(lái)控制反射光的相位偏移。

多個(gè)電極可以與多個(gè)超結(jié)構(gòu)分開(kāi)，并且多個(gè)電極的每個(gè)可以交疊多個(gè)超結(jié)構(gòu)中的一個(gè)。

多個(gè)電極中的至少一個(gè)可以交疊多個(gè)超結(jié)構(gòu)中的至少兩個(gè)。

控制器還可以包括覆蓋多個(gè)電極的絕緣層和設(shè)置在絕緣層上的有源層，該有源層具有根據(jù)施加到所述多個(gè)電極和所述有源層的電信號(hào)而變化的電荷密度。

預(yù)定大小的電壓可以施加到有源層，并且與所述預(yù)定大小不同的大小的電壓可以施加到多個(gè)電極。

絕緣層可以為第一絕緣層，并且控制器還可以包括在有源層和多個(gè)超結(jié)構(gòu)之間的第二絕緣層。

根據(jù)示范性實(shí)施方式的一個(gè)方面，一種導(dǎo)引光的方法可以包括：提供超器件，所述超器件包括多個(gè)電極、覆蓋所述多個(gè)電極的絕緣層、多個(gè)超結(jié)構(gòu)、以及設(shè)置在所述絕緣層和所述多個(gè)超結(jié)構(gòu)之間的有源層；使光入射在所述多個(gè)超結(jié)構(gòu)上；施加第一大小的電壓到所述有源層，并施加與所述第一大小不同的第二大小的電壓到所述多個(gè)電極，從而改變所述有源層的電荷密度；以及從所述多個(gè)超結(jié)構(gòu)反射光。

附圖說(shuō)明

從以下結(jié)合附圖對(duì)示范性實(shí)施方式的描述，這些和/或其它的示范性方面和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯并更易于理解，附圖中：

圖1是根據(jù)示范性實(shí)施方式的超器件的方框圖；

圖2是圖1的超器件的示意性結(jié)構(gòu)的局部透視圖；

圖3是圖1的超器件的截面圖；

圖4是示出圖3的超器件作為光束導(dǎo)引器件操作的概念圖；

圖5是根據(jù)另一個(gè)示范性實(shí)施方式的超器件的截面圖；

圖6是根據(jù)另一個(gè)示范性實(shí)施方式的超器件的截面圖；

圖7是根據(jù)另一個(gè)示范性實(shí)施方式的超器件的截面圖；

圖8是示出相對(duì)于施加到根據(jù)示范性實(shí)施方式的圖7的超器件的單元的電壓測(cè)量反射光的強(qiáng)度隨共振波長(zhǎng)變化的結(jié)果的圖形；

圖9是示出相對(duì)于施加到根據(jù)示范性實(shí)施方式的圖7的超器件的單元的光的波長(zhǎng)測(cè)量反射光的相位的結(jié)果的圖形；

圖10是根據(jù)比較例的超器件的截面圖；以及

圖11是示出相對(duì)于施加到超器件的電壓的電荷密度的變化的圖形。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)參照附圖中示出的示范性實(shí)施方式，附圖中相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的元件。在這點(diǎn)上，本發(fā)明的示范性實(shí)施方式可以具有不同的形式，而不應(yīng)被解釋為限于這里闡述的描述。因此，下面通過(guò)參照附圖僅描述了示范性實(shí)施方式以說(shuō)明各方面。諸如“…中的至少一個(gè)”的術(shù)語(yǔ)，當(dāng)在一列元件之后時(shí)，修飾整個(gè)列表的元件，而不修改該列表的個(gè)別元件。

盡管這里所用的術(shù)語(yǔ)是當(dāng)前被廣泛使用并考慮到實(shí)施方式中的功能而選擇的一般術(shù)語(yǔ)，但是術(shù)語(yǔ)的含義可以根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的意圖、實(shí)踐或新技術(shù)的出現(xiàn)而變化。此外，某些特定的術(shù)語(yǔ)可以由申請(qǐng)人隨機(jī)地選擇，在此情況下，術(shù)語(yǔ)的含義可以被具體地限定在示范性實(shí)施方式的描述中。因此，術(shù)語(yǔ)不應(yīng)由其簡(jiǎn)單的名稱(chēng)限定，而且基于其含義和示范性實(shí)施方式的描述的上下文。

這里所用的術(shù)語(yǔ)“包括”或“包含”不應(yīng)被解釋為必須包括這里公開(kāi)的所有的元件或步驟，而應(yīng)當(dāng)被解釋為不包括其元件或步驟中的一些，或者應(yīng)當(dāng)被解釋為還包括額外的元件或步驟。

在下面的描述中，諸如“在…之上”或“在…上”的術(shù)語(yǔ)不僅可以包括“以接觸的方式直接在…上/在…下/在…左邊/在…右邊”的含義，而且包括“以非接觸方式在…上/在…下/在…左邊/在…右邊”的含義。在下文，在參照附圖的同時(shí)詳細(xì)描述示范性實(shí)施方式，這僅是了說(shuō)明而不是限制。

圖1是根據(jù)示范性實(shí)施方式的超器件的方框圖，圖2是圖1的超器件的示意性結(jié)構(gòu)的局部透視圖，圖3是圖1的超器件的截面圖。參照?qǐng)D1至圖3，超器件100可以包括超材料以及不是超材料的材料或?qū)?。例如，超器?00可以包括：超材料10，包括彼此間隔開(kāi)以反射入射光的多個(gè)超結(jié)構(gòu)110；和控制器20，包括彼此間隔開(kāi)的多個(gè)電極120并根據(jù)施加到該多個(gè)電極120的電壓實(shí)現(xiàn)反射光的相位偏移。

多個(gè)超結(jié)構(gòu)110可以布置為網(wǎng)格形式。圖2示出多個(gè)超結(jié)構(gòu)110被二維地布置。然而，示范性實(shí)施方式不限于該圖示。多個(gè)超結(jié)構(gòu)110也可以一維地布置在單行中。

超器件100可以為圖案化的材料。超結(jié)構(gòu)110可以具有根據(jù)期望的操作波長(zhǎng)而確定的尺寸或形狀。每個(gè)超結(jié)構(gòu)110可以具有柱形狀，并且其橫截面可以具有任意的各種形狀，諸如多邊形形狀(諸如四邊形形狀、三角形形狀等)、圓形形狀、橢圓形形狀和十字形狀等。盡管圖2的超結(jié)構(gòu)110被示出為具有十字形狀的橫截面形狀，但是示范性實(shí)施方式不限于此示例。超結(jié)構(gòu)110的尺寸(例如超結(jié)構(gòu)110的厚度或長(zhǎng)度)可以小于操作波長(zhǎng)。例如，超結(jié)構(gòu)110的最大長(zhǎng)度可以等于或小于操作波長(zhǎng)的約1/3。超結(jié)構(gòu)110之間的間隔可以小于操作波長(zhǎng)。

每個(gè)超結(jié)構(gòu)110相對(duì)于操作波長(zhǎng)的光具有折射系數(shù)。包括在根據(jù)示范性實(shí)施方式的超器件100中的超結(jié)構(gòu)110反射入射在其上的光中的至少一些。反射光可以為與操作波長(zhǎng)相同的波長(zhǎng)的光。

超結(jié)構(gòu)110可以由導(dǎo)電材料形成，例如具有高電導(dǎo)率的金屬材料。金屬材料可以包括Cu、Al、Ni、Fe、Co、Zn、Ti、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、銀(Ag)、鋨(Os)、銥(Ir)、白金(Pt)、金(Au)等中的至少一種，或者可以包括包含這些材料中的任一種的合金。超結(jié)構(gòu)110可以由金屬納米特殊分布薄膜(諸如Au、Ag等)、碳納米結(jié)構(gòu)(諸如碳納米管(CNT)、石墨烯等)以及導(dǎo)電高聚物(諸如聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)(PEDOT)、聚吡咯(PPy)、聚(3-己基噻吩)(P3HT)等)形成。

控制器20控制從超材料10反射的光的相位偏移?？刂破?0可以包括：彼此間隔開(kāi)的多個(gè)電極120；第一絕緣層130，覆蓋多個(gè)電極120；以及有源層140，設(shè)置在第一絕緣層130上并具有根據(jù)施加到所述多個(gè)電極120和該有源層140的電信號(hào)而變化的電荷密度?？刂破?0還可以包括向多個(gè)電極120施加電信號(hào)的電路基板150。

多個(gè)電極120彼此間隔開(kāi)成一維陣列或二維陣列(例如，為網(wǎng)格形式)。多個(gè)超結(jié)構(gòu)110的每個(gè)可以交疊多個(gè)電極120中的一個(gè)。例如，多個(gè)超結(jié)構(gòu)110可以一一對(duì)應(yīng)地分別交疊多個(gè)電極120。在圖3中，多個(gè)超結(jié)構(gòu)110一一對(duì)應(yīng)地分別交疊多個(gè)電極120。然而，示范性實(shí)施方式不限于此結(jié)構(gòu)。多個(gè)電極120中的至少一個(gè)可以交疊多個(gè)超結(jié)構(gòu)110中的至少兩個(gè)。電容器可以由電極120和與其對(duì)應(yīng)的超結(jié)構(gòu)110之間的空間形成。電極120、與其對(duì)應(yīng)的超結(jié)構(gòu)110以及第一絕緣層130的設(shè)置在電極120和對(duì)應(yīng)的超結(jié)構(gòu)110之間的區(qū)域和有源層140的設(shè)置在電極120和對(duì)應(yīng)的超結(jié)構(gòu)110之間的區(qū)域可以形成單元C。根據(jù)示范性實(shí)施方式的超器件100以逐個(gè)單元為基礎(chǔ)(ona cell by cell basis)使光的相位偏移。

多個(gè)電極120的每個(gè)可以包括導(dǎo)電材料。例如，多個(gè)電極120的每個(gè)可以包括金屬(諸如Cu、Al、Ni、Fe、Co、Zn、Ti、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、白金(Pt)、銀(Ag)、鋨(Os)、銥(Ir)、金(Au)或其合金)、金屬納米特殊分布薄膜(諸如Au、Ag等)、碳納米結(jié)構(gòu)(諸如碳納米管(CNT)、石墨烯等)、以及導(dǎo)電高聚物(諸如聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)(PEDOT)、聚吡咯(PPy)、聚(3-己基噻吩)(P3HT)等)。多個(gè)電極120可以包括相同的材料或者不同的材料。

多個(gè)電極120的每個(gè)可以具有柱形狀，并且其橫截面可以具有各種形狀中的任一種，諸如多邊形形狀(像四邊形形狀、三角形形狀等)、圓形形狀、橢圓形形狀等。多個(gè)電極120可以具有相同的形狀或者不同的形狀。電極120的橫截面可以大于超結(jié)構(gòu)110的橫截面。在此情況下，每個(gè)電極120可以交疊一個(gè)或多個(gè)超結(jié)構(gòu)110。為了超器件100的小型化的目的，電極120的厚度可以小于電極120的截面尺寸，但是示范性實(shí)施方式不限于此示例。多個(gè)電極120可以具有相同的形狀或不同的形狀。

多個(gè)電極120之間的間隔可以等于或小于多個(gè)超結(jié)構(gòu)110之間的間隔。電壓可以施加到多個(gè)電極120。多個(gè)電極120可以起到反射入射光的反射鏡功能。

第一絕緣層130覆蓋多個(gè)電極120，并可以延伸到多個(gè)電極120中的相鄰的電極之間的空間中。第一絕緣層130可以包括金屬化合物，諸如Al₂O₃、HfO、ZrO、HfSiO等。第一絕緣層130可以包括硅化合物，諸如SiOx、SiNx、SiON等。根據(jù)期望的操作波長(zhǎng)可以采用不同類(lèi)型的絕緣材料用于第一絕緣層130。第一絕緣層130的在相鄰的電極之間延伸的部分可以防止多個(gè)電極120之間的電短路。第一絕緣層130可以具有電介質(zhì)特性，使得下面描述的有源層140的電荷密度的變化可以根據(jù)施加的電信號(hào)引起。

有源層140可以包括具有根據(jù)施加到有源層140和多個(gè)電極120的電信號(hào)(例如電場(chǎng))而變化的電荷密度的材料，并可以用作電極。有源層140可以包括例如銦錫氧化物(ITO)或基于ZnO的氧化物(諸如銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AZO)、鎵鋅氧化物(GZO)、鎵銦鋅氧化物(GIZO)等)、以及過(guò)渡金屬氮化物諸如TiN、ZrN、HfN、TaN等。

電壓可以施加到有源層140，并且大小與施加到有源層140的電壓不同的電壓可以施加到多個(gè)電極120。例如，有源層140可以接地，并且不同大小的電壓可以獨(dú)立地施加到多個(gè)電極120。

電路基板150接觸多個(gè)電極120，并可以包括用于施加電壓的一個(gè)或多個(gè)電路，例如特定用途集成電路(ASIC)。因此，電路基板150直接施加電壓到電極120，簡(jiǎn)化了控制器20的結(jié)構(gòu)。

電路基板150施加不同的電壓到多個(gè)電極120中的至少兩個(gè)。例如，電路基板150可以施加不同的電壓到多個(gè)電極120當(dāng)中的兩個(gè)相鄰的電極。

參照?qǐng)D3，電荷密度在有源層140的與電極120的位置相對(duì)應(yīng)的區(qū)域142中變化。其中電荷密度在有源層140中變化的區(qū)域142可以為有源層140中的與第一絕緣層130相鄰的區(qū)域。由于有源層140的電荷密度通過(guò)電極120改變，所以電極120可以為柵極電極并且電極120設(shè)置在有源層140下面，使得超器件100可以具有底柵極結(jié)構(gòu)。

如圖3所示，在向多個(gè)電極120當(dāng)中的第一電極121施加第一電壓時(shí)，第一電荷密度可以形成在有源層140的與第一電極121的位置相對(duì)應(yīng)的區(qū)域中，并且在向多個(gè)電極120當(dāng)中的第二電極122施加第二電壓時(shí)，第二電荷密度可以形成在有源層140的與第二電極122的位置相對(duì)應(yīng)的區(qū)域中。電荷密度的變化引起超結(jié)構(gòu)110和電極120之間的共振特性的變化，并且變化的共振特性引起從超結(jié)構(gòu)110反射的光的相位偏移，使得反射光的相位偏移也改變。

由于電路基板150獨(dú)立地施加電壓到多個(gè)電極120，所以從超材料10反射的光可以被導(dǎo)引到預(yù)定點(diǎn)。該預(yù)定點(diǎn)可以根據(jù)施加到多個(gè)電極120的電壓而變化。例如，通過(guò)對(duì)超器件100中包括的單個(gè)單元C中發(fā)生的相位偏移給出適當(dāng)?shù)囊?guī)則性，從超器件100反射的光可以被導(dǎo)引到預(yù)定點(diǎn)。因此，多個(gè)電極120可以被二維地布置，并且預(yù)定點(diǎn)的范圍可以被一維地或二維地控制，使得超器件100可以作為光束導(dǎo)引器件操作。

圖4是示出其中圖3的超器件100能夠作為光束導(dǎo)引器件操作的示例的概念圖。參照?qǐng)D4，在多個(gè)單元C中，不同的電壓可以施加到每個(gè)單元C。

當(dāng)相鄰的單元C以如圖4所示的這樣的方式控制以具有階梯式的相位偏移分布時(shí)，反射光相對(duì)于連接相位偏移值的直線(xiàn)垂直地導(dǎo)引。這是以光學(xué)相控陣(optical phased array)的方式的光束導(dǎo)引，并且通過(guò)調(diào)整光學(xué)相控陣的相位偏移規(guī)則，入射光的導(dǎo)引方向可以被各種各樣地調(diào)整。

盡管以上已經(jīng)描述了示例(其中反射光被導(dǎo)引在一個(gè)方向上)，但是反射光可以對(duì)于不同的區(qū)域被導(dǎo)引在不同的方向上，因此實(shí)現(xiàn)光束整形效果。例如，超器件100可以包括多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域具有多個(gè)單元，并且光束可以通過(guò)不同的多個(gè)區(qū)域而被導(dǎo)引在不同的方向上，因此實(shí)現(xiàn)期望形狀的光束整形。

圖5是根據(jù)另一個(gè)示范性實(shí)施方式的超器件的截面圖。將圖5與圖3比較，圖5的超器件100A還可以包括在超結(jié)構(gòu)110和有源層140之間的第二絕緣層160。由于有源層140用作電極，所以如果超結(jié)構(gòu)110設(shè)置為與有源層140接觸，則共振特性會(huì)由于超結(jié)構(gòu)110之間的電荷運(yùn)動(dòng)而劣化。為了防止電荷在超結(jié)構(gòu)110之間運(yùn)動(dòng)，圖5的超器件100A還可以包括在超材料10和有源層140之間的第二絕緣層160。

第二絕緣層160可以包括金屬化合物諸如Al₂O₃、HfO、ZrO、HfSiO等以及硅化合物諸如SiOx、SiNx、SiON等。第二絕緣層160的絕緣材料的類(lèi)型可以根據(jù)期望的操作波長(zhǎng)而不同。

圖6是根據(jù)另一個(gè)示范性實(shí)施方式的超器件的截面圖。如圖6所示，超器件100B可以包括在有源層140中的凹槽132。凹槽132可以在有源層140的與相鄰的超結(jié)構(gòu)110之間的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的區(qū)域中。凹槽132可以用與第二絕緣層160的材料相同的材料填充。

共振發(fā)生在電極120和與其對(duì)應(yīng)的超結(jié)構(gòu)110之間，并且共振也會(huì)發(fā)生在電極120和與其相鄰的超結(jié)構(gòu)110之間，因此，凹槽132可以防止電極120和與其相鄰的超結(jié)構(gòu)110之間的共振。凹槽132的長(zhǎng)度可以小于超結(jié)構(gòu)110之間的間隔。然而，示范性實(shí)施方式不限于此示例。凹槽132的尺寸也可以大于超結(jié)構(gòu)110之間的間隔。

圖7是根據(jù)另一個(gè)示范性實(shí)施方式的超器件的截面圖。將圖7與圖3比較，在圖7的超器件100C中，多個(gè)超結(jié)構(gòu)110可以對(duì)應(yīng)于一個(gè)電極120。也就是，單元C可以包括一個(gè)電極120和多個(gè)超結(jié)構(gòu)110。包括在單元C中的多個(gè)超結(jié)構(gòu)110可以被一維地或二維地布置。盡管圖7中示出由一個(gè)層物理地形成的電極是一個(gè)電極120，但是示范性實(shí)施方式不限于此圖示。通過(guò)向彼此間隔開(kāi)設(shè)置的多個(gè)子電極施加相同大小的電壓，多個(gè)子電極可以用作單個(gè)電極。因而，在超器件100中，多個(gè)超結(jié)構(gòu)110布置為對(duì)應(yīng)于單個(gè)電極120，從而導(dǎo)引更大量的光。

圖8是示出相對(duì)于施加到根據(jù)示范性實(shí)施方式的圖7的超器件的單元的電壓測(cè)量反射光的強(qiáng)度隨共振波長(zhǎng)變化的結(jié)果的圖形，圖9是示出相對(duì)于施加到根據(jù)示范性實(shí)施方式的圖7所示的超器件的單元的光的波長(zhǎng)測(cè)量反射光的相位的結(jié)果的圖形。在此示范性實(shí)施方式中，第一絕緣層130包括Al₂O₃，第二絕緣層160包括SiO₂，有源層140包括ITO。第一絕緣層130的厚度可以為約10nm，第二絕緣層160的厚度可以為約3nm，有源層140的厚度可以為約5nm。超結(jié)構(gòu)110和電極120包括Au，并且超結(jié)構(gòu)110的水平尺寸和垂直尺寸可以分別為約200nm和約140nm。超結(jié)構(gòu)110的厚度為約50nm，并且超結(jié)構(gòu)110之間的間隔為約400nm。由圖8可見(jiàn)，當(dāng)不同的電壓施加到電極120時(shí)，共振波長(zhǎng)改變。這證明反射光的相位可以根據(jù)施加的電壓而改變。由圖8和9還可見(jiàn)，反射光的相位可以根據(jù)施加到電極120的電壓的大小而改變。

圖10是根據(jù)比較例的超器件的截面圖。圖10的超器件200可以包括基板250、電極220、有源層240、絕緣層230和超結(jié)構(gòu)210，它們以這樣的次序順序地設(shè)置。為了改變有源層240的電荷密度，電壓被施加到超結(jié)構(gòu)210，并且電極220接地。在此情況下，超結(jié)構(gòu)210用作柵極電極，并且電極220設(shè)置在有源層240下面，使得圖10的超器件200可以具有頂柵極結(jié)構(gòu)。

采用圖10的超器件200，光可以被導(dǎo)引。然而，為了導(dǎo)引光，不同的電壓需要施加到圖10的超器件200的超結(jié)構(gòu)210中的至少兩個(gè)。如果圖10的基板250是用于施加電壓的電路基板，則需要提供分開(kāi)的電極以從基板250施加電壓到每個(gè)超結(jié)構(gòu)210。然而，提供分開(kāi)電極所需的加工是困難的。例如，當(dāng)分開(kāi)的電極通過(guò)在絕緣層230、有源層240和電極220中形成通路而提供時(shí)，對(duì)于超器件100的加工變得復(fù)雜并且產(chǎn)率降低。因此，與具有頂柵極結(jié)構(gòu)的超器件200相比，具有底柵極結(jié)構(gòu)的超器件100提供更容易的加工和更高的產(chǎn)率。

通過(guò)施加相同的電壓到超結(jié)構(gòu)并在分開(kāi)電極之后使用超結(jié)構(gòu)下面的電極以解決頂柵極結(jié)構(gòu)的前述問(wèn)題，可以避免采用通路的加工。然而，為了向超結(jié)構(gòu)施加相同的電壓，超結(jié)構(gòu)需要連接到彼此，并且在此情況下，光束不能被導(dǎo)引在連接超結(jié)構(gòu)的方向上，在二維光束導(dǎo)引上施加限制。

而且，具有底柵極結(jié)構(gòu)的超器件100可以在性能上優(yōu)于具有頂柵極結(jié)構(gòu)的超器件200。圖11是示出相對(duì)于施加到超器件的電壓的電荷密度的變化的圖形。在圖11中，底柵極結(jié)構(gòu)表示圖3的超器件100，頂柵極結(jié)構(gòu)表示圖10的超器件200。由圖11可見(jiàn)，底柵極結(jié)構(gòu)的有源層中的電荷密度更靈敏地對(duì)施加的電壓起反應(yīng)。因此，預(yù)期具有底柵極結(jié)構(gòu)的超器件100可以比具有頂柵極結(jié)構(gòu)的超器件200更容易地控制反射光的相位偏移，因?yàn)殡姾擅芏鹊淖兓鱪與相位偏移成正比。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，本公開(kāi)可以以修改的形式實(shí)施，而沒(méi)有脫離本公開(kāi)的實(shí)質(zhì)特性。因此，所公開(kāi)的示范性實(shí)施方式應(yīng)當(dāng)僅以描述性的含義來(lái)考慮，而不是為了限制的目的。因此，本公開(kāi)的范圍不受本公開(kāi)的具體描述限定，而是由權(quán)利要求書(shū)限定，并且在該范圍內(nèi)的所有差異將被解釋為包括在本公開(kāi)中。

本申請(qǐng)要求于2015年12月9日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第10-2015-0175345號(hào)以及于2016年8月17日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第10-2016-0104492號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用整體結(jié)合于此。