[發明專利]一種半導體量子阱光探測器件

無效

• 申請號: 201210151113.2
• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN102709346A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 安正華;王恒亮
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/101;H01L31/0232
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于光波探測器技術領域，具體涉及一種半導體量子阱光探測器件。

背景技術

采用量子阱結構的器件進行光探測，是中遠紅外波段光探測的主要技術之一。然而，一方面，半導體量子阱結構的光波吸收受該領域廣泛認知的“極化選擇定律”的限制，即量子阱只能吸收與量子阱平面垂直的電場分量的光波，而在實際應用中對于直接垂直入射光波吸收極小，如參見文獻1。因而實際的器件必須結合傾角入射（如文獻2）、光柵耦合（如文獻3）或刻蝕槽結構（如文獻4）等復雜的工藝處理。這些方法不僅增加了工藝的難度、降低了產率，同時還限制了器件的適用領域和性能。為克服這一問題，采用具有周期性金屬孔結構作為光波耦合結構，實現了量子阱結構對垂直入射光波的有效吸收（文獻5），這主要利用的是被稱之為“表面等離激元”的光學技術，它能夠將垂直入射的光轉變為沿金屬表面傳播的電磁波模式（如文獻6）。

已經公開的利用周期性金屬孔結構作為量子阱光探測器的光耦合器件的技術中，主要應用的是一層金屬的孔陣列結構，入射光從金屬層一側入射，這種耦合器件雖然相對早期的斜角入射、光柵耦合等效率均有一定提高，但效率仍然較低（吸收率7-10%，如文獻7）；同時，也無法實現多個表面等離子體模式與半導體中特征頻率的耦合。為克服這兩個問題，本發明將成熟的半導體能帶工程技術與周期性金屬孔結構的表面等離子體技術相結合，利用兩者良好的靈活性，實現量子阱中電子對光波的吸收效率。本發明中的半導體量子阱光探測器吸收效率比從金屬層入射的半導體量子阱光探測器吸收效率（如文獻8）提高約9倍。

參考文獻：

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[5].安正華等.一種半導體量子阱光子探測器[P].中國專利：200810039212.5，2008-11-15.

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發明內容

本發明的目的在于提供一種結構設計靈活、探測性能高、制備工藝簡單的半導體量子阱光探測器件，以滿足對垂直入射光波、傾角入射光波進行光波探測應用的需要。

本發明提供的半導體量子阱光探測器件，包括：?

半導體層，在該半導體層一側表面內側附近有量子阱層，量子阱層中具有一定的載流子濃度（濃度一般10¹⁵-10¹⁸/cm³），并至少具有兩個能級。

金屬層，該金屬層在半導體表面上，并具有亞波長周期性金屬孔結構；??

入射光波，該入射光波在垂直于半導體表面和量子阱層平面的方向上，或者在與垂直方向成一傾斜角的方向上，從半導體層一側入射并最終被量子阱層所吸收。??