The invention provides a single-line carrier photodetector, including SOI substrate, optical waveguide region, active region, N electrode and P electrode; SOI substrate from bottom to top includes bottom silicon layer, buried silicon dioxide layer and top silicon layer; part of buried silicon dioxide layer is covered by top silicon layer; optical waveguide region includes silicon dioxide layer and silicon nitride layer formed in silicon dioxide layer, and silicon dioxide layer. The silicon layer is located above the top silicon layer and the buried silicon dioxide layer in the exposed part. The silicon nitride layer includes the fixed width silicon nitride layer used as a straight waveguide and the narrowed width silicon nitride layer used as a mode conversion coupler. The active region includes the silicon intrinsic layer and the germanium absorption layer located above the top silicon layer from bottom to top, and the active region is located on the left side of the mode conversion coupler and coupled with the mode. There is a preset spacing between the devices; the N electrode is located at the N contact layer on the top silicon layer, and the P electrode is located at the P contact layer on the germanium absorption layer. The detector of the invention has high response speed and high saturated output power.
【技术实现步骤摘要】
单行载流子光电探测器
本专利技术涉及半导体
,尤其涉及一种单行载流子光电探测器。
技术介绍
光纤通信由于固有的高带宽、低损耗的优势正在逐渐取代传统的电缆通信。而光电探测器是光纤通信系统中的重要核心部件之一,光电探测器的性能对整个光纤通信系统起着决定性作用。常见的光电探测器分为两种类型:PIN型光电探测器和单行载流子光电探测器,其中,PIN型光电探测器在高输入功率下,其外加电场会受到光生载流子所感应的空间电场屏蔽作用,导致载流子漂移速率减慢,严重影响PIN型光电探测器在高输入功率下的高频性能;单行载流子光电探测器的特点是电子作为唯一有效载流子具有很高的漂移速度,能够显著减少载流子的堆积,从而能够在更高输入功率下具有较小的空间电荷屏蔽效应,因此单行载流子光电探测器具有优异的高速、高饱和功率特性。单行载流子光电探测器根据光耦合方式可分为端面垂直耦合型单行载流子光电探测器和波导耦合型单行载流子光电探测器。对于端面垂直耦合型单行载流子光电探测器,光吸收方向与载流子输运方向平行,小信号响应带宽与响应度之间存在严重的制约关系;对于波导耦合型单行载流子光电探测器的光吸收方向与载流子输运方向垂直,可以同时兼顾小信号响应带宽和响应度,且其易于多种有源、无源器件集成,因此波导耦合单行载流子光电探测器成为发展的主流。对于波导耦合型单行载流子光电探测器,常见的光波耦合方式分为对接耦合和倏逝耦合。在对接耦合型探测器中光从无源区到有源区的耦合效率虽然很高,但在有源区端面附近造成载流子密度较高,使得探测器过早达到饱和状态,降低了探测器的饱和输出功率;而倏逝耦合型探测器虽然能够保证光 ...
【技术保护点】
1.一种单行载流子光电探测器,其特征在于,所述单行载流子光电探测器包括SOI衬底、光波导区、有源区、N电极和P电极;所述SOI衬底包括自下而上依次堆叠的底层硅层、掩埋二氧化硅层和顶层硅层,其中,所述掩埋二氧化硅层的一部分被所述顶层硅层覆盖;所述光波导区包括二氧化硅层和形成于所述二氧化硅层中的氮化硅层,其中,所述二氧化硅层位于所述顶层硅层和暴露部分的所述掩埋二氧化硅层之上,所述氮化硅层包括用作直波导的宽度固定的氮化硅层和用作模式转换耦合器的宽度由宽变窄的氮化硅层;所述有源区包括自下而上依次堆叠在所述顶层硅层之上的硅本征层和锗吸收层,其中,所述有源区位于所述模式转换耦合器左侧且与所述模式耦合器之间具有预设间距;所述N电极位于所述顶层硅层上的N接触层处,所述P电极位于所述锗吸收层上的P接触层处。
【技术特征摘要】
1.一种单行载流子光电探测器,其特征在于,所述单行载流子光电探测器包括SOI衬底、光波导区、有源区、N电极和P电极;所述SOI衬底包括自下而上依次堆叠的底层硅层、掩埋二氧化硅层和顶层硅层,其中,所述掩埋二氧化硅层的一部分被所述顶层硅层覆盖;所述光波导区包括二氧化硅层和形成于所述二氧化硅层中的氮化硅层,其中,所述二氧化硅层位于所述顶层硅层和暴露部分的所述掩埋二氧化硅层之上,所述氮化硅层包括用作直波导的宽度固定的氮化硅层和用作模式转换耦合器的宽度由宽变窄的氮化硅层;所述有源区包括自下而上依次堆叠在所述顶层硅层之上的硅本征层和锗吸收层,其中,所述有源区位于所述模式转换耦合器左侧且与所述模式耦合器之间...
【专利技术属性】
技术研发人员:马鹏程,刘丰满,孙思维,曹立强,
申请(专利权)人:中国科学院微电子研究所,
类型:发明
国别省市:北京,11
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