一种基于多级级联结构的中红外波导集成探测器制造技术

本发明专利技术属于半导体技术领域，本发明专利技术公开了一种基于多级级联结构的中红外波导集成探测器。本发明专利技术所述中红外波导集成探测器由下至上依次包括衬底、下包层、下波导层、上包层、上波导层和顶部接触层；其中上波导层包括若干周期级联结构的吸收层；所述每个周期级联结构的吸收层由下至上依次包括弛豫区、吸收区和隧穿区。本发明专利技术采用多级级联结构的吸收层，可以有效减小吸收长度，提高探测器的灵敏度和响应速度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多级级联结构的中红外波导集成探测器


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种基于多级级联结构的中红外波导集成探测器。

技术介绍

[0002]红外探测在航天、工业、医疗以及日常生活等方面均有广泛的应用。在光学差分探测，双光梳光谱测量，自由空间通信等应用中，需要红外探测器有很高的响应速度。中红外波段包括很多气体的特征吸收谱，中红外探测器可以用于多种气体和液体的成分检测。在光学差分探测方法中，探测的拍频信号在1s内有上百万个周期，信号脉冲的探测要求探测器有很高的响应速度；双光梳光谱测量应用中，为了提高分辨率，需要光频梳的重复频率尽量小，在时域上表现为光脉冲序列的周期尽量短，这也要求红外探测器具有尽量高的响应速度，才能有效探测到光频梳中的脉冲信号。中红外波段是大气的一个透过窗口，在自由空间光通信中具有安全性高的特点，为了实现海量数据传输的中红外光通信，同样需要高带宽和高灵敏的中红外探测器。
[0003]探测器的响应时间主要由光生载流子通过漂移或扩散从产生到被收集的时间决定。传统的中红外探测器，光垂直于器件表面入射，提高响应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多级级联结构的中红外波导集成探测器，其特征在于，所述中红外波导集成探测器由下至上顺次包括衬底、下包层、下波导层、上包层、上波导层和顶部接触层；其中上波导层包括2～10周期级联结构的吸收层。2.根据权利要求1所述基于多级级联结构的中红外波导集成探测器，其特征在于，所述衬底为InAs衬底；所述衬底的厚度为400～600μm。3.根据权利要求2所述基于多级级联结构的中红外波导集成探测器，其特征在于，所述下包层的材质为InAs；所述下包层的厚度为1000～2500nm；所述下包层中，N型掺杂浓度为1
×
10
18
～5
×
10
18
cm
‑3。4.根据权利要求1～3任一项所述基于多级级联结构的中红外波导集成探测器，其特征在于，所述下波导层的材质为GaAs
x
Sb1‑
x
，其中，x为0.01～0.1；所述下波导层的厚度为500～2000nm。5.根据权利要求4所述基于多级级联结构的中红外波导集成探测器，其特征在于，所述上包层的材质为InAs；所述上包层的厚度为500～1500nm；所述上包层中，N型掺杂浓度为1
×
10
18
～5
×
10
18
cm
‑3。6.根据权利要求1、2、3或5所述基于多级级联结构的中红外波导集成探测器，其特征在于，所述上波导层包括2～10周期相同的级联结构的吸收层；所述上波导层中，每个周期级联结构的吸收层由下至上顺次包括弛豫区、吸收区和隧穿区。7.根据权利要求6所述基于多级级联结构的中红外波导集成探测器，其特征在于，所述弛豫区包括3～10个InAs/AlAs
x
Sb1‑
x
量子阱，其中，x为0.1～0.2；每个量子阱中，InAs的厚度独立的为3～10nm，AlAs
x
Sb1‑
x
的厚度独立的为1～4nm；所述弛豫区中，N型掺杂浓度为5

【专利技术属性】
技术研发人员：柴旭良，周易，陈建新，
申请(专利权)人：国科大杭州高等研究院，
类型：发明
国别省市：