[發明專利]一種850nm波段高響應度探測器

在審

• 申請號: 202011262620.4
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112259617A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 徐鵬飛;王巖;羅帥;季海銘
• 申請（專利權）人: 江蘇華興激光科技有限公司
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/115;H01L31/18
• 代理公司: 武漢江楚智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 42228
• 代理人: 鄧寅杰

本發明涉及半導體光電子器件技術領域，尤其涉及一種850nm波段高響應度探測器，其不同之處在于：其包括位于探測器最底端的n型襯底，所述n型襯底上由下至上依次包括氧化鋁層、n型接觸層、n型DBR層、下限制層、吸收層、上限制層、p型接觸層和增透膜層，還包括n型電極層和p型電極層，所述n型電極層位于所述n型接觸層上且位于所述n型DBR層的一側，所述p型電極層位于p型接觸層上且位于所述增透膜層的一側。本發明提高響應速率，有助于抗輻照低暗電流高響應度探測器的實現。

技術領域

本發明涉及半導體光電子器件技術領域，尤其涉及一種850nm波段高響應度探測器。

背景技術

半導體光電探測器由于體積小、靈敏度商、響應速度快、易于集成，是最理想的光電探測器，典型的包括PIN光電二極管、雪崩二極管以及硅光電倍增管。在光纖通信，傳感系統、高能物理、核醫學等領域廣泛應用。

PIN光電二極管是一個在pn二極管之間加入一個輕摻雜的本征區的探測器。跨越兩端的內部電場隨著離二極管表面距離的變化而變化。PIN光電二極管在本征區中的電場很強，當一個光子在這一區域被吸收時，光子能量轉換給新的載流子(電子和空穴對)，這些新產生的載流子根據自身極性，在電場作用下，向不同方向漂移(電子朝向n區、空穴朝向P區)。如果外部電路再進行相連，此時就有光電流產生。由于PIN光電二極管有很寬的本征區域，因此有了一個較長的光波吸收區域和較快的時間響應。它有很多應用，如衰減器、射頻交換機和光纖系統中的探測器。其噪聲主要是暗電流和光的離散光子產生的散粒噪聲。PIN光電二極管具有很好的光電特性，結構簡單，易于生產加工，具有較小的暗電流。PIN光電二極管長期工作穩定，而且只需加載較低的偏置電壓。

通常的850nm波段的光探測器一般用硅探測器，但是硅探測器響應率不高。而常規光源材料都是III-V族材料系，二者難于單片集成，限制了大規模光電子集成的高集成度發展。硅材料的抗輻照能力也不如GaAs材料。5G的發展促進了GaAs基高速大功率電子器件的發展，加大了GaAs材料在未來光電子集成的應用領域。對于空間光通信以及激光電池等應用而言，GaAs基探測器非常適合，但GaAs半絕緣襯底的缺陷密度很高，達到10000個/cm²，比N型襯底至少高一個數量級，所以利用GaAs半絕緣襯底會導致探測器缺陷多，更不適合做探測器陣列，存在暗電流過大、響應不均勻、成品率低等一系列問題。而直接利用N型襯底，雖然缺陷低，但是其導電性有嚴重寄生效應，影響探測速度。

鑒于此，為克服上述技術缺陷，提供一種850nm波段高響應度探測器成為本領域亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種850nm波段高響應度探測器，提高響應速率，有助于抗輻照低暗電流高響應度探測器的實現。

為解決以上技術問題，本發明的技術方案為：一種850nm波段高響應度探測器，其不同之處在于：其包括位于探測器最底端的n型襯底，所述n型襯底上由下至上依次包括氧化鋁層、n型接觸層、n型DBR層、下限制層、吸收層、上限制層、p型接觸層和增透膜層，還包括n型電極層和p型電極層，所述n型電極層位于所述n型接觸層上且位于所述n型DBR層的一側，所述p型電極層位于p型接觸層上且位于所述增透膜層的一側。

按以上技術方案，所述n型襯底為超低缺陷密度的GaAs材料，厚度為80-150μm。

按以上技術方案，所述氧化鋁層中Al含量大于98％，厚度為10-40nm。

按以上技術方案，所述n型接觸層的n型摻雜濃度大于1x 10¹⁸/cm³，厚度為30-100nm。