[發(fā)明專利]一種基于多級級聯(lián)結(jié)構(gòu)的中紅外波導(dǎo)集成探測器

在審

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• 申請日: 2023-04-06
• 公開（公告）號: CN116344658A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柴旭良;周易;陳建新
• 申請（專利權(quán)）人: 國科大杭州高等研究院
• 主分類號: H01L31/102
• 分類號: H01L31/102;H01L31/0352;H01L31/0304
• 代理公司: 北京博爾赫知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 16045
• 代理人: 王燦

1.一種基于多級級聯(lián)結(jié)構(gòu)的中紅外波導(dǎo)集成探測器，其特征在于，所述中紅外波導(dǎo)集成探測器由下至上順次包括襯底、下包層、下波導(dǎo)層、上包層、上波導(dǎo)層和頂部接觸層；其中上波導(dǎo)層包括2～10周期級聯(lián)結(jié)構(gòu)的吸收層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于多級級聯(lián)結(jié)構(gòu)的中紅外波導(dǎo)集成探測器，其特征在于，所述襯底為InAs襯底；所述襯底的厚度為400～600μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于多級級聯(lián)結(jié)構(gòu)的中紅外波導(dǎo)集成探測器，其特征在于，所述下包層的材質(zhì)為InAs；所述下包層的厚度為1000～2500nm；所述下包層中，N型摻雜濃度為1×10¹⁸～5×10¹⁸cm^-3。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一項所述基于多級級聯(lián)結(jié)構(gòu)的中紅外波導(dǎo)集成探測器，其特征在于，所述下波導(dǎo)層的材質(zhì)為GaAs_xSb_1-x，其中，x為0.01～0.1；所述下波導(dǎo)層的厚度為500～2000nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于多級級聯(lián)結(jié)構(gòu)的中紅外波導(dǎo)集成探測器，其特征在于，所述上包層的材質(zhì)為InAs；所述上包層的厚度為500～1500nm；所述上包層中，N型摻雜濃度為1×10¹⁸～5×10¹⁸cm^-3。

6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或5所述基于多級級聯(lián)結(jié)構(gòu)的中紅外波導(dǎo)集成探測器，其特征在于，所述上波導(dǎo)層包括2～10周期相同的級聯(lián)結(jié)構(gòu)的吸收層；所述上波導(dǎo)層中，每個周期級聯(lián)結(jié)構(gòu)的吸收層由下至上順次包括弛豫區(qū)、吸收區(qū)和隧穿區(qū)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于多級級聯(lián)結(jié)構(gòu)的中紅外波導(dǎo)集成探測器，其特征在于，所述弛豫區(qū)包括3～10個InAs/AlAs_xSb_1-x量子阱，其中，x為0.1～0.2；每個量子阱中，InAs的厚度獨(dú)立的為3～10nm，AlAs_xSb_1-x的厚度獨(dú)立的為1～4nm；所述弛豫區(qū)中，N型摻雜濃度為5×10¹⁵～2×10¹⁶cm^-3。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述基于多級級聯(lián)結(jié)構(gòu)的中紅外波導(dǎo)集成探測器，其特征在于，所述吸收區(qū)包括20～100周期InAs/GaAs_xSb_1-x超晶格，其中，x為0.01～0.1；每周期超晶格中，InAs的厚度獨(dú)立的為1～3nm，GaAs_xSb_1-x的厚度獨(dú)立的為1～4nm；所述吸收區(qū)中，P型摻雜濃度為5×10¹⁵～5×10¹⁶cm^-3。

9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述基于多級級聯(lián)結(jié)構(gòu)的中紅外波導(dǎo)集成探測器，其特征在于，所述隧穿區(qū)包括2～10周期GaAs_xSb_1-x/AlAs_xSb_1-x超晶格，其中，x為0.01～0.2；每周期超晶格中，GaAs_xSb_1-x的厚度獨(dú)立的為2～4nm，AlAs_xSb_1-x的厚度獨(dú)立的為1～4nm；所述隧穿區(qū)中，P型摻雜濃度為5×10¹⁵～2×10¹⁶cm^-3。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于多級級聯(lián)結(jié)構(gòu)的中紅外波導(dǎo)集成探測器，其特征在于，所述頂部接觸層的材質(zhì)為GaAs_xSb_1-x，其中，x為0.01～0.1；所述頂部接觸層的厚度為10～100nm；所述頂部接觸層中，N型摻雜濃度為1×10¹⁸～5×10¹⁸cm^-3。