具有改善的电场与光电流密度的匹配的三端子光电子部件制造技术

一种三端子雪崩光电二极管提供了跨光吸收区域两端的第一可控电压降和跨光电流放大区域两端的第二独立可控电压降。所述吸收区域和所述放大区域的组成可以独立于彼此被优化。在所述放大区域中，p掺杂结构和n掺杂结构在水平方向和竖直方向上都彼此偏移。直接在光电流路径的受控区域两端施加电压会通过使电场成形为与光电流密度重叠来提高雪崩增益。所产生的高增益、低偏置雪崩光电二极管可以使用商用CMOS工艺在集成光学电路中制造，通过成熟计算机架构常用的电源来操作，并用于光学互连、光感测和其他应用。

【技术实现步骤摘要】
具有改善的电场与光电流密度的匹配的三端子光电子部件关于联邦赞助的研究或开发的声明本专利技术是在MPO的协议号H98230-18-3-0001的政府支持下完成的。美国政府对本专利技术享有一定的权利。
技术介绍
在光电子领域中，集成光学电路或子组件可以被设计成用于替换其在计算设备、信号处理设备和其他设备中的电子对应物。近年来，制造大规模光学电路、特别是硅光子器件的成本已经显著降低。然而，对于某些应用来说，全光学器件可能还是并不实际。在一些器件中，可以策略性地将高速和/或宽带光学部件与低功率或低成本电子部件结合。将光学信号转换为电子信号的光电检测器在光学部件与电子部件之间的接口处发挥关键作用。集成光学电路中的光学信号水平可能非常低。首先，光源通常是低功率的，以便既节约能量又避免耗散足以使整体设备性能降级的余热。其次，源光中的一部分可能在电路中的波导和其他光学器件中丢失。因此，这些集成光学电路中的光电检测器优选地在弱光水平下运行良好。雪崩光电二极管(APD，avalanchephotodiode)是一种光电检测器，其中，由于光子的吸收而产生的电荷载流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雪崩光电二极管，包括：/n布置在衬底上方的放大材料的层；/n所述放大材料中的n掺杂区域；/n耦接到所述n掺杂区域的第一端子；/n所述放大材料中的p掺杂区域；/n耦接到所述p掺杂区域的第二端子；/n吸收区域，所述吸收区域包括布置在所述放大材料的层上方的吸收材料层；以及/n耦接到所述吸收材料层的第三端子；/n其中，所述n掺杂区域和所述p掺杂区域在水平方向和竖直方向上都被未掺杂的放大材料的空隙分隔开。/n

【技术特征摘要】
20190222 US 16/283,2241.一种雪崩光电二极管，包括：
布置在衬底上方的放大材料的层；
所述放大材料中的n掺杂区域；
耦接到所述n掺杂区域的第一端子；
所述放大材料中的p掺杂区域；
耦接到所述p掺杂区域的第二端子；
吸收区域，所述吸收区域包括布置在所述放大材料的层上方的吸收材料层；以及
耦接到所述吸收材料层的第三端子；
其中，所述n掺杂区域和所述p掺杂区域在水平方向和竖直方向上都被未掺杂的放大材料的空隙分隔开。


2.如权利要求1所述的雪崩光电二极管，还包括所述吸收区域与所述第三端子之间的p掺杂接触区域。


3.如权利要求1所述的雪崩光电二极管，其中，所述p掺杂区域的顶表面与所述n掺杂区域的顶表面相比在所述衬底上方更高的高度处。


4.如权利要求1所述的雪崩光电二极管，其中，所述p掺杂区域的顶表面和底表面两者与所述n掺杂区域的顶表面相比都在所述衬底上方更高的高度处。


5.如权利要求1所述的雪崩光电二极管，其中，所述衬底包括绝缘体上硅晶片。


6.如权利要求1所述的雪崩光电二极管，其中，所述p掺杂区域与所述n掺杂区域之间的所述空隙为100纳米至500纳米宽。


7.如权利要求1所述的雪崩光电二极管，其中，所述放大材料包括硅，并且所述吸收材料包括锗。


8.一种计算设备，包括：
雪崩光电二极管；以及
第一电子模块，用于接收来自所述雪崩光电二极管的信号；
其中，
所述雪崩光电二极管的吸收区域用于吸收光并发出相应的光电流；
所述雪崩光电二极管的在p掺杂区域与n掺杂区域之间的未掺杂空隙中的电场用于放大所述光电流；以及
从所述吸收区域到所述n掺杂区域的距离大于从所述吸收区域到所述p掺杂区域的距离。


9.如权利要求8所述的计算设备，其中，所述第一电子模块包括输入/输出接口、处理器、数据存储装置、动态存储器...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾小鸽，黄志宏，梁迪，
申请(专利权)人：慧与发展有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国;US