[發(fā)明專利]一種850nm波段零偏壓工作的光電探測器的外延結(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110361770.9
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113130694A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳佰樂;謝治陽
• 申請（專利權(quán)）人: 上海科技大學
• 主分類號: H01L31/105
• 分類號: H01L31/105;H01L31/0236;H01L31/0304
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

本發(fā)明公開了一種850nm波段零偏壓工作的光電探測器的外延結(jié)構(gòu)。所述光電探測器的外延結(jié)構(gòu)從下到上依次包括半絕緣GaAs襯底、緩沖層、陰極接觸層、集電層、過渡層、耗盡GaAs吸收層、非耗盡GaAs吸收層、覆蓋層和陽極接觸層。本發(fā)明的外延結(jié)構(gòu)用于光電探測器中，具有低暗電流、高響應(yīng)度、高響應(yīng)帶寬和在零偏壓下工作的特點，能夠滿足850nm波段短距離光互聯(lián)系統(tǒng)的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種850nm波段零偏壓工作的光電探測器的外延結(jié)構(gòu)，屬于光電探測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在一些例如藥物研發(fā)、環(huán)境氣候變化模擬等領(lǐng)域的高性能計算系統(tǒng)中，對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度具有很高的帶寬需求。在這種短距離數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，相較于傳統(tǒng)的電互聯(lián)，使用光互連的方式在能耗比、成本以及可靠性中更能體現(xiàn)出優(yōu)勢。現(xiàn)今的短距離光互聯(lián)系統(tǒng)主要由工作在850nm波段的垂直腔面發(fā)射激光器(Vertical Cavity Surface EmittingLaser，VCSEL)，多模光纖(Multi-Mode Fiber，MMF)和光電探測器構(gòu)成，對光電探測器的性能要求主要包括高響應(yīng)度，低噪聲，以及高頻率響應(yīng)帶寬等，工作在零偏壓下的光電探測器可以在一定程度上減少系統(tǒng)的能耗和復雜度。目前常用的850nm PIN探測器通常需要高響應(yīng)度和高帶寬之間做取舍，無法兩者兼顧，并且?guī)捠艿狡珘鹤兓挠绊戄^大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有850nm波段光電探測器無法在零偏壓下同時滿足高響應(yīng)度和高響應(yīng)帶寬等性能。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種850nm波段零偏壓工作的光電探測器的外延結(jié)構(gòu)，從下到上依次包括半絕緣GaAs襯底、GaAs緩沖層、Al_xGa_1-xAs陰極接觸層、Al_xGa_1-x As集電層、漸變Al_xGa_1-xAs過渡層、耗盡GaAs吸收層、非耗盡GaAs吸收層、Al_xGa_1-xAs覆蓋層和GaAs陽極接觸層。所述的耗盡GaAs吸收層和非耗盡GaAs吸收層用于吸收波長在850nm波段的光子；所述的Al_xGa_1-xAs陰極接觸層、Al_xGa_1-xAs集電層、漸變Al_xGa_1-xAs過渡層和Al_xGa_1-xAs覆蓋層均采用AlGaAs材料，對波長在850nm波段的光子透明，Al_xGa_1-xAs陰極接觸層用于使半導體主體與陰極之間形成歐姆接觸，GaAs陽極接觸層用于使半導體主體與陽極之間形成歐姆接觸。

優(yōu)選地，所述耗盡GaAs吸收層為本征GaAs層；所述非耗盡GaAs吸收層包括具有階梯摻雜濃度的多層p型GaAs層；所述Al_xGa_1-x As集電層為本征Al_0.15Ga_0.85As層。

優(yōu)選地，所述耗盡GaAs吸收層和Al_xGa_1-x As集電層的摻雜濃度均為1×10¹⁵cm^-3以下。

優(yōu)選地，所述非耗盡GaAs吸收層包括摻雜濃度依次為2×10¹⁷cm^-3、5×10¹⁷cm^-3、1×10¹⁸cm^-3和2×10¹⁸cm^-3的四層p型GaAs層。