基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器制造技术

本发明专利技术提供了一种基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器，涉及集成光电子技术领域。工作时在阴极和阳极加载反偏电压，通过吸光层对脊型波导的脊部呈半包围分布的结构，吸光层可对硅脊波导的顶部和两侧接触面传递的光信号进行高效吸收，在吸光层尺寸相同的条件下，本发明专利技术实施例中吸光层对光的吸收效率可达87.1％(归一化数据)，并提高吸光层对光的吸收效率、光生电流以及响应度，进而提高光电转换能力。且与常规的基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器相比，本发明专利技术中，波导的宽度和厚度符合相同工艺要求，吸光层的宽度、厚度相同。对吸光层生长工艺精度的要求并无量级上的提升。

【技术实现步骤摘要】
基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器
本专利技术涉及集成光电子
，具体涉及一种基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器。
技术介绍
光电探测器是利用内光电效应进行光电探测。目前基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器主要采用波导耦合方式，其中又分为对接耦合和倏逝波耦合两种。倏逝波耦合是将波导放置在探测器的顶部或者下面，使入射光通过波导的传输以倏逝波的形式耦合到探测器中。常规的基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器的截面掺杂如图1所示，包括波导、吸光层、阴极、阳极和包裹层、低浓度P+掺杂区、高浓度P++掺杂区、高浓度N++掺杂区；其中，阳极设置在高浓度P++掺杂区上；阴极设置在高浓度N++掺杂区上；吸光层设置在低浓度P+掺杂区上；包裹层对阴极除顶端部分、阳极除顶端部分、波导、吸光层、低浓度P+掺杂区、高浓度P++掺杂区、高浓度N++掺杂区进行包裹。但常规的基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器的锗吸光层对光的吸收效率、光生电流、响应度等光电转换能力不高，无法满足日益增长的需求。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器，解决了常规的基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器光电转换能力不高的问题。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器，包括：波导、吸光层、阴极、阳极和包裹层；所述波导为脊型波导；所述吸光层对脊型波导的脊部呈半包围分布。进一步的，所述波导在与吸光层接触的位置设置有第一掺杂区，且设置有位于在第一掺杂区两侧的第二掺杂区和第三掺杂区。进一步的，所述吸光层包括设置在顶端的第四掺杂区。进一步的，所述第一掺杂区为低浓度P+掺杂，所述第二掺杂区为高浓度N++掺杂，所述第三掺杂区为高浓度P++掺杂；且所述第二掺杂区与阴极连接，所述第三掺杂区与阳极连接。进一步的，所述第一掺杂区为低浓度P+掺杂，所述第二掺杂区和第三掺杂区均为高浓度P++掺杂，所述第四掺杂区为高浓度N++掺杂，且第二掺杂区和第三掺杂区分别与一个阳极连接，所述第四掺杂区与阴极连接。进一步的，所述波导为硅波导，吸光层为锗吸光层，包裹层为二氧化硅。进一步的，在工作时，所述阴极和阳极加载反偏电压。进一步的，所述波导集成光电探测器还适用于硅基衍生物材料、III-V族或有机聚合物材料体系。进一步的，所述波导的最厚处为220nm或250nm。进一步的，所述波导的脊部宽度不超过1um。(三)有益效果本专利技术提供了一种基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器。与现有技术相比，具备以下有益效果：由于脊型波导在传输光场时，光场主要集中在脊型波导中心主体附近；通过吸光层对脊型波导的脊部呈半包围分布的结构，吸光层可对硅脊波导的顶部和两侧接触面传递的光信号进行高效吸收，在吸光层尺寸相同的条件下，本专利技术实施例中吸光层对光的吸收效率可达87.1％(归一化数据)，获得明显提升。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为常规的基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器截面掺杂示意图；图2为本专利技术实施例1中基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器的截面结构示意图；图3为本专利技术实施例1中基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器的截面掺杂示意图；图4为1mW光照下两种结构的光电探测器光生电流与反偏电压关系曲线图；图5为1mW光照下两种结构的光电探测器响应度与反偏电压关系曲线图；图6为本专利技术实施例2中基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器的截面结构示意图；图7为本专利技术实施例2中基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器的截面掺杂示意图。图中：波导1、吸光层2、阴极3、阳极4、包裹层5、第一掺杂区101、第二掺杂区102、第三掺杂区103、第四掺杂区104。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本申请实施例通过提供一种基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器，解决了常规的基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器光电转换能力不高问题，实现提高基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器光电转换能力的目的。本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：由于脊型波导在传输光场时，光场主要集中在脊型波导中心主体附近；通过吸光层2对脊型波导的脊部呈半包围分布的结构，吸光层2可对硅脊波导的顶部和两侧接触面传递的光信号进行高效吸收，在吸光层2尺寸相同的条件下，本专利技术实施例中吸光层2对光的吸收效率可达87.1％(归一化数据)，获得明显提升。为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。本专利技术提供了一种基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器，包括：波导1、吸光层2、阴极3、阳极4和包裹层5；所述波导1为脊型波导；所述吸光层2对脊型波导的脊部呈半包围分布。本专利技术实施例的有益效果为：由于脊型波导在传输光场时，光场主要集中在脊型波导中心主体附近；通过吸光层2对脊型波导的脊部呈半包围分布的结构，吸光层2可对硅脊波导的顶部和两侧接触面传递的光信号进行高效吸收，在吸光层2尺寸相同的条件下，本专利技术实施例中吸光层2对光的吸收效率可达87.1％(归一化数据)，获得明显提升。实施例1：下面以脊型硅波导、锗吸光层为例，如图2-3所示，详细说明本专利技术实施例的实现过程：基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器包括：波导1、吸光层2、阴极3、阳极4和包裹层5；所述包裹层5为二氧化硅，且包裹波导1、吸光层2、阴极3以及阳极4，且阴极3、阳极4的上端位于包裹层5外部。所述波导1为脊型硅波导。用于传输光信号，其最厚处(即中心脊部位置)为流片单位主流工艺指标220nm或250nm，脊部宽度不超过1um；对其中的光场束缚能力较强，损耗相对较小。所述吸光层2为锗吸光层，且对脊型波导的脊部呈半包围分布；在倏逝波耦合效应下将吸收脊型硅波导顶部和两侧传来的光信号(如2中箭头指示)并生成载流子。脊型硅波导的中心部分(包含脊部)为第一掺杂区101，且为低浓度P+掺杂，且锗吸光层在低浓度P+掺杂区的范围内。在低浓度P+掺杂区的两侧均设置第二掺杂区102和第三掺杂区1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器，包括：波导(1)、吸光层(2)、阴极(3)、阳极(4)和包裹层(5)，其特征在于：/n所述波导(1)为脊型波导；/n所述吸光层(2)对脊型波导的脊部呈半包围分布。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器，包括：波导(1)、吸光层(2)、阴极(3)、阳极(4)和包裹层(5)，其特征在于：
所述波导(1)为脊型波导；
所述吸光层(2)对脊型波导的脊部呈半包围分布。


2.如权利要求1所述的一种基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器，其特征在于，所述波导(1)在与吸光层(2)接触的位置设置有第一掺杂区(101)，且设置有位于在第一掺杂区(101)两侧的第二掺杂区(102)和第三掺杂区(103)。


3.如权利要求2所述的一种基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器，其特征在于，所述吸光层(2)包括设置在顶端的第四掺杂区(201)。


4.如权利要求2所述的一种基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器，其特征在于，所述第一掺杂区(101)为低浓度P+掺杂，所述第二掺杂区(102)为高浓度N++掺杂，所述第三掺杂区(103)为高浓度P++掺杂；且所述第二掺杂区(102)与阴极(3)连接，所述第三掺杂区(103)与阳极(4)连接。


5.如权利要求3所述的一种基于倏逝波耦合方式的波导集成光电探测器，其特征在于，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宇鹏，徐珍珠，高旭东，崇毓华，梅理，曹继明，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：安徽;34