单片集成的谐振腔增强型波导光探测器制造技术

本发明专利技术涉及光电技术领域，提供一种单片集成的谐振腔增强型波导光探测器，包括：半绝缘衬底、波导光探测器外延层、N金属电极及P金属电极；波导光探测器外延层包括波导层与光探测器外延层，半绝缘衬底、波导层、光探测器外延层及P金属电极沿Z轴方向依次排布，N金属电极与波导层连接；波导光探测器外延层沿X轴方向具有相背离的第一端与第二端，光探测器外延层设有第一凹槽，波导光探测器外延层设有第二凹槽，第一凹槽靠近第一端设置，第二凹槽靠近第二端设置，第一凹槽与第二凹槽均沿Y轴方向排布；本发明专利技术通过设置第一凹槽与第二凹槽，从而形成由分布式布拉格反射镜组成的谐振腔，能够同时满足良好的响应度与较快的响应速度。同时满足良好的响应度与较快的响应速度。同时满足良好的响应度与较快的响应速度。

【技术实现步骤摘要】
单片集成的谐振腔增强型波导光探测器


[0001]本专利技术涉及光电
，尤其涉及一种单片集成的谐振腔增强型波导光探测器。

技术介绍

[0002]光探测器用于将光信号转换为电信号，在高速高功率光纤通信系统、无线光纤通信系统及太赫兹波源等方面有着广泛的应用，其中，光探测器性能的衡量指标包括响应度和响应速度等，
[0003]波导光探测器是其中一种光探测器，为了使入射光能够尽可能多地被吸收，即为了保证响应度，需要波导光探测器的有源区面积较大，但是有源面积与响应速度呈反比，即较大的有源面积会导致响应速度下降，使得波导光探测器难以同时满足良好的响应度与较快的响应速度。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种单片集成的谐振腔增强型波导光探测器，用以解决或改善现有波导光探测器存在难以同时满足良好的响应度与较快的响应速度的问题。
[0005]本专利技术提供一种单片集成的谐振腔增强型波导光探测器，包括：半绝缘衬底、波导光探测器外延层、N金属电极及P金属电极；所述波导光探测器外延层包括波导层与光探测器外延层，所述半绝缘衬底、所述波导层、所述光探测器外延层及所述P金属电极沿Z轴方向依次排布，所述N金属电极与所述波导层连接；所述波导光探测器外延层沿X轴方向具有相背离的第一端与第二端，所述光探测器外延层设有第一凹槽，所述波导光探测器外延层设有第二凹槽，所述第一凹槽靠近所述第一端设置，所述第二凹槽靠近所述第二端设置，所述第一凹槽与所述第二凹槽均沿Y轴方向排布。
[0006]根据本专利技术提供的一种单片集成的谐振腔增强型波导光探测器，所述第一凹槽由所述光探测器外延层的中部沿所述Y轴方向朝向所述光探测器外延层的两端延伸；所述第二凹槽由所述波导光探测器外延层的中部沿所述Y轴方向朝向所述光探测器外延层的两端延伸。
[0007]根据本专利技术提供的一种单片集成的谐振腔增强型波导光探测器，所述第一凹槽由所述光探测器外延层的中部沿所述Y轴方向朝向两端延伸的延伸距离等于L1/2；所述第二凹槽由所述波导光探测器外延层的中部沿所述Y轴方向朝向两端延伸的延伸距离等于L1/2；其中，L1为光探测器外延层沿所述Y轴方向的宽度。
[0008]根据本专利技术提供的一种单片集成的谐振腔增强型波导光探测器，所述第一凹槽由所述光探测器外延层的中部沿所述Y轴方向朝向两端延伸的延伸距离小于L1/2；所述第二凹槽由所述波导光探测器外延层的中部沿所述Y轴方向朝向两端延伸的延伸距离小于L1/2；其中，L1为光探测器外延层沿所述Y轴方向的宽度。
[0009]根据本专利技术提供的一种单片集成的谐振腔增强型波导光探测器，所述第一凹槽包
括第一槽体与第二槽体，所述第一槽体与所述第二槽体共线；所述第二凹槽包括第三槽体与第四槽体，所述第三槽体与所述第四槽体共线；所述第一槽体与所述第二槽体由所述光探测器外延层的边缘沿所述Y轴方向朝向所述光探测器外延层的中部延伸，所述第三槽体与所述第四槽体由所述光探测器外延层的边缘沿所述Y轴方向朝向所述波导光探测器外延层的中部延伸；所述第一槽体与所述第二槽体沿所述Y轴方向形成第一间隔；所述第三槽体与所述第四槽体沿所述Y轴方向形成第二间隔。
[0010]根据本专利技术提供的一种单片集成的谐振腔增强型波导光探测器，所述第二凹槽设有多个，多个所述第二凹槽沿所述X轴方向间隔设置。
[0011]根据本专利技术提供的一种单片集成的谐振腔增强型波导光探测器，相邻两个所述第二凹槽之间的间距为其中，K为正奇数，λ为入射光的波长，n1为所述波导层的折射率。
[0012]根据本专利技术提供的一种单片集成的谐振腔增强型波导光探测器，所述第一凹槽与所述第二凹槽沿所述X轴方向的宽度相等，均为其中，N为正奇数，λ为入射光的波长，n2为所述第一凹槽与所述第二凹槽中介质的折射率。
[0013]根据本专利技术提供的一种单片集成的谐振腔增强型波导光探测器，所述光探测器外延层包括收集层、崖层、间隔层、吸收层、电子阻挡层及P接触层；所述收集层、所述崖层、所述间隔层、所述吸收层、所述电子阻挡层及所述P接触层沿所述Z轴方向依次排布，所述收集层与所述波导层连接，所述P接触层与所述P金属电极连接。
[0014]根据本专利技术提供的一种单片集成的谐振腔增强型波导光探测器，所述第一凹槽与所述第二凹槽在垂直于所述Y轴方向的平面上的截面形状为方形。
[0015]本专利技术提供的单片集成的谐振腔增强型波导光探测器，通过在光探测器外延层上刻蚀第一凹槽，在波导光探测器外延层上刻蚀第二凹槽，并在第一凹槽与第二凹槽内填充介质，介质从而与半导体材料周期性交替形成两对不同周期数、不同刻蚀深度的分布式布拉格反射镜(distributed Bragg reflection，缩写为DBR)，两对DBR之间形成谐振腔，入射光由X轴方向进入波导层，并被限制在波导层中进行传输，当到达光探测器外延层时，入射光耦合并继续沿X轴方向传输，光探测器外延层吸收入射光产生光生载流子，未被吸收的入射光在谐振腔内来回传输，从而提升了光探测器的有效光吸收长度，相当于在较小的吸收长度内提高了光探测器的响应度，相应地，无需设置较大面积的有源区，从而降低了RC时间常数，提高了光探测器的响应速度，与相同结构的传统波导光探测器相比，本专利技术的结构可以在较小有源区面积和较小的吸收层厚度的情况下，能够同时满足较高的响应度和响应速度，从而实现高带宽效率积。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
[0017]图1是本专利技术提供的单片集成的谐振腔增强型波导光探测器的结构示意图之一；
[0018]图2是本专利技术提供的单片集成的谐振腔增强型波导光探测器的剖视结构示意图；
[0019]图3是本专利技术提供的单片集成的谐振腔增强型波导光探测器的结构示意图之二(不包括P金属电极)；
[0020]图4是本专利技术提供的单片集成的谐振腔增强型波导光探测器的结构示意图之三(不包括P金属电极)；
[0021]图5是本专利技术提供的单片集成的谐振腔增强型波导光探测器的结构示意图之四(不包括P金属电极)；
[0022]图6是本专利技术提供的单片集成的谐振腔增强型波导光探测器的结构示意图之五(不包括P金属电极)；
[0023]图7是本专利技术提供的单片集成的谐振腔增强型波导光探测器的结构示意图之六。
[0024]附图标记：
[0025]1：半绝缘衬底；2：波导光探测器外延层；21：波导层；22：光探测器外延层；221：收集层；222：崖层；223：间隔层；224：吸收层；225：电子阻挡层；226：P接触层；3：N金属电极；4：P金属电极；5：第一凹槽；51：第一槽体；52：第二槽体；6：第二凹槽；61：第三槽体；62：第四槽体。
具体实施方式
[0026]为使本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单片集成的谐振腔增强型波导光探测器，其特征在于，包括：半绝缘衬底、波导光探测器外延层、N金属电极及P金属电极；所述波导光探测器外延层包括波导层与光探测器外延层，所述半绝缘衬底、所述波导层、所述光探测器外延层及所述P金属电极沿Z轴方向依次排布，所述N金属电极与所述波导层连接；所述波导光探测器外延层沿X轴方向具有相背离的第一端与第二端，所述光探测器外延层设有第一凹槽，所述波导光探测器外延层设有第二凹槽，所述第一凹槽靠近所述第一端设置，所述第二凹槽靠近所述第二端设置，所述第一凹槽与所述第二凹槽均沿Y轴方向排布。2.根据权利要求1所述的单片集成的谐振腔增强型波导光探测器，其特征在于，所述第一凹槽由所述光探测器外延层的中部沿所述Y轴方向朝向所述光探测器外延层的两端延伸；所述第二凹槽由所述波导光探测器外延层的中部沿所述Y轴方向朝向所述光探测器外延层的两端延伸。3.根据权利要求2所述的单片集成的谐振腔增强型波导光探测器，其特征在于，所述第一凹槽由所述光探测器外延层的中部沿所述Y轴方向朝向两端延伸的延伸距离等于L1/2；所述第二凹槽由所述波导光探测器外延层的中部沿所述Y轴方向朝向两端延伸的延伸距离等于L1/2；其中，L1为光探测器外延层沿所述Y轴方向的宽度。4.根据权利要求2所述的单片集成的谐振腔增强型波导光探测器，其特征在于，所述第一凹槽由所述光探测器外延层的中部沿所述Y轴方向朝向两端延伸的延伸距离小于L1/2；所述第二凹槽由所述波导光探测器外延层的中部沿所述Y轴方向朝向两端延伸的延伸距离小于L1/2；其中，L1为光探测器外延层沿所述Y轴方向的宽度。5.根据权利要求1所述的单片集成的谐振腔增强型波导光探测器，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛慧娟，范鑫烨，白成林，蒋传星，张鲁健，
申请(专利权)人：聊城大学，
类型：发明
国别省市：