[發(fā)明專利]一種增益峰可調(diào)的鍺硅光電探測器

有效

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• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111129200B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張紅廣;肖希;王磊;胡曉;陳代高;李維忠
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢光谷信息光電子創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號: H01L31/101
• 分類號: H01L31/101;H01L31/02
• 代理公司: 北京派特恩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11270
• 代理人: 李路遙;張穎玲

本申請涉及一種增益峰可調(diào)的鍺硅光電探測器，所述鍺硅光電探測器自下而上包括：硅襯底層，埋氧層，硅波導(dǎo)層，鍺有源層和絕緣覆蓋層，所述鍺硅光電探測器還包括布置在所述鍺有源層上的可調(diào)的帶寬增益組件。本發(fā)明提供的具有可調(diào)的帶寬增益組件的鍺硅光電探測器，通過可調(diào)的帶寬增益組件能夠彌補由于鍺硅光電探測器不同個體間的差異性引起的帶寬增益的差異性問題，實現(xiàn)了針對每一個鍺硅光電探測器的最佳帶寬增益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，更具體地涉及一種增益峰可調(diào)的鍺硅光電探測器。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體光電探測器中，光電探測器暴露于光源時經(jīng)由探測材料吸收光能并轉(zhuǎn)換成電子信號而輸出電流，可通過該原理用于光通訊及光探測領(lǐng)域。

硅基光子技術(shù)是近年來得到業(yè)界廣泛認(rèn)可的產(chǎn)業(yè)方向，基于硅光子工藝的鍺硅光電探測器也獲得了快速的發(fā)展。鍺硅光電探測器的帶寬極大地受限于鍺硅光電探測器的寄生電容。從設(shè)計上來說，寄生電容是不期望的，它是光電探測器的固有性質(zhì)。為消除寄生電容的影響并提升鍺硅光電探測器的帶寬，近期新出現(xiàn)的技術(shù)方法是在硅光芯片上集成電感，即利用金屬導(dǎo)線形成電感，和寄生電容相互配合，以形成帶寬增益峰，從而提高鍺硅光電探測器的3dB帶寬。

然而，目前在該技術(shù)方法中，集成至光電探測器中的金屬導(dǎo)線在制作完成后，其電感值就固定下來不再變化。由于制做工藝問題，光電探測器的本征特性在不同個體間存在著一定的差異，從而使得每個光電探測器所需要的帶寬增益峰值也存在差異。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明提出了一種新的結(jié)構(gòu)的硅鍺光電探測器，該硅鍺光電探測器中集成了可調(diào)的帶寬增益組件，從而通過該組件可對增益峰值進行調(diào)節(jié)，使得鍺硅光電探測器具有最佳的帶寬增益。

具體而言，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種增益峰可調(diào)的鍺硅光電探測器，所述鍺硅光電探測器自下而上包括：硅襯底層，埋氧層，硅波導(dǎo)層，鍺有源層和絕緣覆蓋層，其特征在于，所述鍺硅光電探測器還包括布置在所述鍺有源層上的可調(diào)的帶寬增益組件。

進一步地，所述可調(diào)的帶寬增益組件包括間隔預(yù)定距離的石墨烯信號導(dǎo)線和控制電極，并且所述控制電極配置為對所述石墨烯信號導(dǎo)線施加電壓，以實現(xiàn)可調(diào)的匹配電感。

根據(jù)一個實施方式，所述石墨烯信號導(dǎo)線與所述鍺有源層直接接觸。

根據(jù)一個實施方式，所述石墨烯信號導(dǎo)線具有折返的U形形狀或回形形狀。

根據(jù)一個實施方式，所述墨烯信號導(dǎo)線可以使用轉(zhuǎn)移的方法與鍺硅光電探測器集成。

根據(jù)一個實施方式，所述控制電極位于所述石墨烯信號導(dǎo)線正上方，并且與所述石墨烯信號導(dǎo)線具有相同的走向。

根據(jù)一個實施方式，所述硅波導(dǎo)層具有模斑轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。

根據(jù)一個實施方式，所述鍺硅光電探測器還包括位于最外層的保護層。

本發(fā)明提供的具有可調(diào)的帶寬增益組件的鍺硅光電探測器，通過可調(diào)的帶寬增益組件能夠彌補由于鍺硅光電探測器不同個體間的差異性帶來的帶寬增益參數(shù)的差異性問題，實現(xiàn)了針對每一個鍺硅光電探測器的最佳帶寬增益。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中增益峰可調(diào)的帶寬增強型鍺硅光電探測器的軸測圖；和

圖2是本發(fā)明實施例中增益峰可調(diào)的帶寬增強型鍺硅光電探測器的側(cè)視圖。

附圖標(biāo)記：硅襯底層：100，110：埋氧層，120：硅波導(dǎo)層，130：鍺有源層，140a，140b：絕緣覆蓋層，150：可調(diào)的帶寬增益組件，1501：石墨烯信號導(dǎo)線，1502：控制電極。

具體實施方式