【技術實現步驟摘要】
本公開涉及硅基光電子技術及光電探測，尤其涉及一種高飽和光電探測器及其制備方法。
技術介紹
1、指數級的流量增長、對高速無線數據通信的需求，以及創新無線技術、服務和應用的持續部署，給移動網絡運營商帶來了巨大壓力。為了滿足通信系統的寬帶需求并降低能耗，融合了微波射頻技術和光子技術的光載無線通信技術受到了廣泛關注。
2、光載無線通信兼顧了高速光通信和移動無線通信的優勢，是未來通信網絡非常有前景的發展方向。rof天線陣列需要接收高功率模擬信號，需要具有高線性和高動態范圍的檢測器，這可以大大減少信號失真，并易于提高系統傳輸能力。同時，它可以消除傳統rof鏈路中對昂貴且噪聲大的毫米波放大器的需求，提供高增益、低噪聲和高無雜散動態范圍。由于微波光子鏈路和模擬信號的通信系統需要探測器有較高的飽和光電流，同時長波長的光有利于在自由空間中傳播。且鍺錫合金的禁帶寬度隨著錫組分的變化是可調的，波長可以從1.55μm擴展到2μm甚至4μm。且鍺錫合金制備的光電探測器具有與硅基cmos工藝兼容的優勢，具有很好的經濟效益，因此，開發長波長的硅基鍺錫高飽和探測器具有深遠的意義。
技術實現思路
1、鑒于上述問題，本專利技術提供了一種高飽和光電探測器及其制備方法，以解決上述技術問題。
2、本公開的一個方面提供了一種高飽和光電探測器，包括：n型硅襯底；載流子渡越區，生長在所述n型硅襯底的中心區域；光電子有源區，生長在所述載流子渡越區的上表面；p型接觸層，生長在所述光電子有源區的上表面；第一金屬電
3、可選地，n型硅襯底的形狀為圓形；所述載流子渡越區、光電子有源區和所述p型接觸層為直徑相等的圓形，且直徑小于所述n型硅襯底的直徑，與所述n型硅襯底同軸；第一金屬電極的形狀為環形，與所述n型硅襯底同軸，其直徑小于所述p型接觸層；第二金屬電極的形狀為環形，與所述n型硅襯底同軸，其直徑小于所述n型硅襯底且大于所述載流子渡越區。
4、可選地，所述載流子渡越區的材料為完全弛豫的鍺材料；所述光電子有源區的材料為鍺錫材料，其中錫含量為13％～15％，其吸收波長范圍為2050nm～3200nm。
5、可選地，所述光電子有源區中的組分漸變，其與所述p型接觸層之間的接觸面的晶格相等。
6、可選地，所述p型接觸層的材料為鍺錫材料，其中摻雜為硼元素，且錫含量小于6％。
7、可選地，所述增透膜包括氮化硅增透膜，生長在所述p型接觸層的上表面和所述電學隔離層上表面，與所述第一金屬電極和所述第二金屬電極接觸；氧化硅增透膜，覆蓋所述氮化硅增透膜。
8、可選地，所述電學隔離層的材料為氧化硅。
9、可選地，所述電學隔離層的厚度大于所述載流子渡越區、所述光電子有源區和所述p型接觸層的厚度之和的二分之一。
10、可選地，所述第一金屬電極和所述第二金屬電極的底層為鎳層，上層為鋁層。
11、本公開另一方面提供了一種制備方法，應用于如第一方面任意一項所述的高飽和光電探測器，包括：在清洗干凈的n型硅襯底上通過兩步法生長完全弛豫的鍺層，作為載流子渡越層；循環退火優化且再構所述載流子渡越層的表面，使用所述表面的晶格籽晶外延鍺錫材料，形成光電子有源區；在所述光電子有源區外延p型接觸層，所述p型接觸層與所述n型硅襯底形成pin結構；刻蝕所述載流子渡越層、所述光電子有源區和所述p型接觸層至所述n型硅襯底，在所述n型硅襯底的中心區域形成所述載流子渡越層、所述光電子有源區和所述p型接觸層的臺面；在所述n型硅襯底的裸露區域和所述臺面的表面上生長電學隔離層后，在所述電隔離層上刻蝕開孔，裸露出所述n型襯底表面和所述p型接觸層，光刻后先后沉積鎳層和鋁層，形成第一金屬電極和第二金屬電極；在p型接觸層的上表面的裸露區域及所述電學隔離層上表面生長增透膜，完成一種高飽和光電探測器制備。
12、在本公開實施例采用的上述至少一個技術方案能夠達到以下有益效果：
13、根據本公開提供的高飽和光電探測器，通過計算載流子渡越區和光電子有源區中電子和空穴的漂移速度，設計渡越區和光電子有源區的厚度，使得光生電子和空穴的渡越時間相同，以減少高功率下，載流子不及時導出造成的阻塞。
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1.一種高飽和光電探測器，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的高飽和光電探測器，其特征在于，N型硅襯底(1)的形狀為圓形；所述載流子渡越區(2)、光電子有源區(3)和所述P型接觸層(4)為直徑相等的圓形，且直徑小于所述N型硅襯底(1)的直徑，與所述N型硅襯底(1)同軸；第一金屬電極(81)的形狀為環形，與所述N型硅襯底(1)同軸，其直徑小于所述P型接觸層(4)；第二金屬電極(82)的形狀為環形，與所述N型硅襯底(1)同軸，其直徑小于所述N型硅襯底(1)且大于所述載流子渡越區(2)。
3.根據權利要求1所述的高飽和光電探測器，其特征在于，所述載流子渡越區(2)的材料為完全弛豫的鍺材料；所述光電子有源區(3)的材料為鍺錫材料，其中錫含量為13％～15％，其吸收波長范圍為2050nm～3200nm。
4.根據權利要求3所述的高飽和光電探測器，其特征在于，所述光電子有源區(3)中的錫的組分由下至上逐漸增高，其與所述P型接觸層(4)之間的接觸面的晶格相等。
5.根據權利要求1所述的高飽和光電探測器，其特征在于，所述P型接觸層(4)的材
6.根據權利要求1所述的高飽和光電探測器，其特征在于，所述增透膜包括：
7.根據權利要求1所述的高飽和光電探測器，其特征在于，所述電學隔離層(7)的材料為氧化硅。
8.根據權利要求7所述的高飽和光電探測器，其特征在于，所述電學隔離層(7)的厚度大于所述載流子渡越區(2)、所述光電子有源區(3)和所述P型接觸層(4)的厚度之和的二分之一。
9.根據權利要求1所述的高飽和光電探測器，其特征在于，所述第一金屬電極(81)和所述第二金屬電極(82)的底層為鎳層，上層為鋁層。
10.一種制備方法，應用于如權利要求1至9任意一項所述的高飽和光電探測器，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種高飽和光電探測器，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的高飽和光電探測器，其特征在于，n型硅襯底(1)的形狀為圓形；所述載流子渡越區(2)、光電子有源區(3)和所述p型接觸層(4)為直徑相等的圓形，且直徑小于所述n型硅襯底(1)的直徑，與所述n型硅襯底(1)同軸；第一金屬電極(81)的形狀為環形，與所述n型硅襯底(1)同軸，其直徑小于所述p型接觸層(4)；第二金屬電極(82)的形狀為環形，與所述n型硅襯底(1)同軸，其直徑小于所述n型硅襯底(1)且大于所述載流子渡越區(2)。
3.根據權利要求1所述的高飽和光電探測器，其特征在于，所述載流子渡越區(2)的材料為完全弛豫的鍺材料；所述光電子有源區(3)的材料為鍺錫材料，其中錫含量為13％～15％，其吸收波長范圍為2050nm～3200nm。
4.根據權利要求3所述的高飽和光電探測器，其特征在于，所述光電子有源區(3)中的錫的組分...
【專利技術屬性】
技術研發人員：崔金來，鄭軍，劉香全，劉智，左玉華，成步文，
申請(專利權)人：中國科學院半導體研究所，
類型：發明
國別省市：
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