一种高增益平面型雪崩单光子探测器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高增益平面型雪崩单光子探测器及其制备方法，包括衬底、缓冲层、P型层、I型层、N型层、阴极引出端和阳极引出端。缓冲层和P型层依次生长在衬底上、N型层和I型层形成在P型层中；光子从P型衬底入射，P型衬底上的阴极引出端接电源的负极，I层作为载流子的雪崩倍增区域和光子的吸收区，N型层上的阳极引出端接电源的正极。本发明专利技术结构简单，易于制备，可同时在高偏压下实现低暗电流和高增益。可同时在高偏压下实现低暗电流和高增益。可同时在高偏压下实现低暗电流和高增益。

【技术实现步骤摘要】
一种高增益平面型雪崩单光子探测器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及探测器技术，具体指一种基于雪崩效应的低暗电流、高增益的雪崩单光子探测器及制备方法。

技术介绍

[0002]作为三大大气窗口之一，中波红外拥有优秀的抗背景辐射能力，因此在全天候通信空间通信中拥有独特的优势。HgCdTe材料的可调带隙使其成为第三代中波红外光电探测器的有力选择。
[0003]量子通信以光子作为载体，这对探测器提出了更高的要求。雪崩探测器可以在高偏压下获得巨大的增益，满足了探测极弱的单光子信号的基本需要。单光子探测器可以探测到光子数目的极限，因此在激光雷达，大气遥感，生物检测等领域有广泛的应用前景。
[0004]实现高增益的单光子器件经常需要工作在大偏压之下，但碲镉汞材料的窄禁带宽度导致了高偏压下巨大的隧穿电流，而过大的暗电流会湮灭光信号，从而导致无法分辨出光电流的贡献。工艺过程和结构参数基本决定了暗电流的大小，因此，通过优化工艺和结构参数可以显著的降低高偏压下的暗电流，并同时获得高增益，从而实现高性能的单光子探测器。本专利技术结构简单，易于制备，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高增益平面型雪崩单光子探测器，包括衬底(1)、缓冲层(2)、P型层(3)、N型层(4)、I型层(5)、钝化层(6)、阴极引出端(7)、阳极引出端(8)，其特征在于：所述探测器的结构为：在所述的衬底(1)上依次生长缓冲层(2)和P型层(3)，N型层(4)和I型层(5)形成在P型层中，所述钝化层(6)生长在P型层(3)上，所述阴极引出端(7)和阳极引出端(8)分别位于P型层(3)和N型层(4)上。2.根据权利要求1所述的一种高增益平面型雪崩单光子探测器,其特征在于，所述的衬底(1)为碲锌镉、砷化镓、碲化镉或硅衬底。3.根据权利要求1所述的一种高增益平面型雪崩单光子探测器，其特征在于，所述的缓冲层(2)为碲化镉层，厚度为0.8mm～1.2mm。4.根据权利要求1所述的一种高增益平面型雪崩单光子探测器，其特征在于，所述的P型层(3)为Hg空位掺杂或原位掺杂的P型碲镉汞层，厚度为8μm～15μm，掺杂浓度为5
×
10
15
cm
‑3～5
×
10
16
cm
‑3。5.根据权利要求1所述的一种高增益平面型雪崩单光子探测器，其特征在于，所述N型层(4)为离子注入的N型碲镉汞层，厚度为1μm～3μm，掺杂浓度为5
×
10
15
cm
‑3～1
×
10
17
cm
‑3。6.根据权利要求1所述的一种高增益平面型雪崩单光子探测器，其特征在于，所述的I型层(5)为非故意掺杂的N
‑
型碲镉汞层，厚度范围为2μm～3μm，掺杂浓度为1
×<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冠海，陈健，李鑫，陈金，郁菲茏，陶玲，陈效双，陆卫，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：