一种近红外单光子阵列探测器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种近红外单光子阵列探测器及其制备方法，用于解决现有的单光子阵列探测器制备工艺复杂且防串扰隔离效果较差等技术问题。本阵列探测器包括衬底层、设置在衬底层上表面的外延层和设置在衬底层下表面的减反层；外延层包括自下而上依次生长的缓冲层、吸收层、渐变层、电荷层和帽层；缓冲层靠近衬底层；帽层远离电荷层的一侧设有钝化层；钝化层上间隔均布多个第二电极窗口和多个第三电极窗口，每个第二电极窗口内侧设有像元阳极金属电极，每个第三电极窗口内侧设有隔离区电极；帽层与第二电极窗口外侧围成有源扩散区，与第三电极窗口之间围成扩散隔离区；扩散隔离区均为台阶结构，其深度与有源扩散区的深度相同。其深度与有源扩散区的深度相同。其深度与有源扩散区的深度相同。

【技术实现步骤摘要】
一种近红外单光子阵列探测器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种单光子半导体器件，尤其涉及一种近红外单光子阵列探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，可实现单光子阵列探测的器件主要包括光电倍增管(PMT)、超导纳米线(SNSPD)、光电雪崩二极管(APD)等，其中PMT存在体积大、制作成本高、上千伏的高压工作以及易受磁场影响等问题；SNSPD通常需要在液氦(4.2K)以下温区工作，此条件限制了其应用范围；基于盖革模式的半导体APD单光子器件，具有体积小、工作电压低、易于集成等优点，被广泛应用在量子通讯、生物化学、空间探测以及激光雷达等领域。由于InGaAs/InP制作的盖革模式雪崩二极管阵列响应波段覆盖0.9～1.7μm波长，特别是在1.55μm波长拥有良好的响应特性，具备对人眼安全、大气传输性好等优势，近年来该类器件在各领域受到广泛的关注和快速发展。
[0003]目前，InGaAs/InP单光子阵列探测器依然存在一系列问题，导致其制备难度大、成本高。同时，由于该探测器相邻像元之间的距离很小，在雪崩作用下产生的大量载流子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近红外单光子阵列探测器，其特征在于：包括衬底层(2)、设置在衬底层(2)上表面的外延层(3)和设置在衬底层(2)下表面的减反层(1)；所述减反层(1)设有间隔分布的多个像元入射窗口(11)和多个第一电极窗口(12)；多个第一电极窗口(12)的底部与衬底层(2)的下表面接触，第一电极窗口(12)内设有像元阴极金属电极；所述外延层(3)包括自下而上依次生长的缓冲层(31)、吸收层(32)、渐变层(33)、电荷层(34)和帽层(35)；所述缓冲层(31)靠近衬底层(2)；所述帽层(35)远离电荷层(34)的一侧设有钝化层(4)；所述钝化层(4)上间隔均布多个第二电极窗口(41)和多个第三电极窗口(43)，每个第二电极窗口(41)内侧设有像元阳极金属电极(42)，每个第三电极窗口(43)内侧设有隔离区电极(44)；所述第二电极窗口(41)和第三电极窗口(43)的深度相同，且底部均位于帽层(35)内；所述帽层(35)与第二电极窗口(41)外侧围成有源扩散区(36)，与第三电极窗口(43)之间围成扩散隔离区(37)；所述扩散隔离区(37)为台阶结构，其深度与有源扩散区(36)的深度相同。2.根据权利要求1所述的近红外单光子阵列探测器，其特征在于：所述扩散隔离区(37)包括自上而下设置的浅层隔离区和深层隔离区，且浅层隔离区的宽度大于深层隔离区的宽度。3.根据权利要求1或2所述的近红外单光子阵列探测器，其特征在于：所述有源扩散区(36)为台阶结构，其包括自上而下设置的浅层扩散区和深层扩散区，且浅层扩散区的宽度大于深层扩散区的宽度。4.根据权利要求3所述的近红外单光子阵列探测器，其特征在于：所述缓冲层(31)为n+型InP层；所述吸收层(32)为i型InGaAs层；所述渐变层(33)为i型InGaAsP层；所述电荷层(34)为n型InP层；所述帽层(35)为i型InP层。5.根据权利要求4所述的近红外单光子阵列探测器，其特征在于：所述衬底层(2)为n+型InP层；所述钝化层(4)为二氧化硅或氮化硅。6.一种权利要求1
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5任一所述的近红外单光子阵列探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，在准备好的衬底层(2)上表面依次生长出外延层(3)，所述外延层(3)包括由下至上依次生长的缓冲层(31)、吸收层(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴，乔凯，尹飞，郭可飞，汪韬，李鸣，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：