一种应用于硅光光电集成的多方向检测光电探测器制造技术

本发明专利技术提供一种应用于硅光光电集成的多方向检测光电探测器，包括：探测器本体，具有朝向四个方向的四个平面；四个波导，分别连接在四个平面上，每个用于引导对应方向入射的光信号至探测器本体；三个掺杂区，分别设置在四个平面中任意三组相邻平面的交汇处，并分别进行不同浓度的n型或p型掺杂，用于使四个平面附近形成不同的pn结；三个电极，分别设置在三个掺杂区上，用于在探测光波信号时施加偏置电压来探测电流的大小及比例，以判断光信号的强度和入射方向。本光电探测器能从前后左右四个方向检测沿着不同波导传输过来的光信号，并对不同方向的光信号加以区分，解决了现有光电集成应用中的光电探测器只能检测某一特定方向传入光信号的缺陷。光信号的缺陷。光信号的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于硅光光电集成的多方向检测光电探测器


[0001]本专利技术属于半导体制造及光通信领域，涉及一种光电探测器，具体涉及一种应用于硅光光电集成中的可实现多方向检测的三维光电探测器。

技术介绍

[0002]光电探测器是感知并获取光波信息的重要器件，在军事和国民经济的多个领域有着极其广泛的用途。对于光电集成系统来说，光电探测器是其必不可少的部件之一。它的主要用途是将光信号转化为电信号，以便进行后续的信号处理和信息分析。在光电集成工艺中，光电探测器往往由具有PIN结构的半导体材料所制备，光沿着波导传输进入光电探测器中，光子被半导体材料吸收，产生电子
‑
空穴对，因半导体PIN结产生的内建电场，电子和空穴沿着不同的方向流动，从而形成电流。当半导体掺杂分布确定后，光电流的大小受入射光强度的变化而改变，因此可以通过探测光电流来得到对应的光强度，并进一步提取出入射光中所携带的信号。
[0003]当前，在光电集成应用中所设计的光电探测器均为准平面型，即仅能够探测一个方向输入的光信号，换句话说，集成光路中所有传输的光最终只能通过一条波导通道进入一个探测器中。如集成芯片中具有多个独立的光器件，则往往需要配备多个光电探测器，此外，在设计时还要考虑链路的干扰，从而无形中增加了集成光路的体积和成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种应用于硅光光电集成的多方向检测光电探测器。
[0005]本专利技术提供了一种应用于硅光光电集成的多方向检测光电探测器，具有这样的特征，包括：探测器本体，呈块体状且具有朝向四个方向的四个平面；四个波导，分别连接在四个平面上，每个波导用于引导对应方向入射的光信号至探测器本体；三个掺杂区，分别设置在四个平面中任意三组相邻平面的交汇处，并且分别进行不同浓度的n型或p型掺杂，用于使四个平面附近形成不同的pn结；以及三个电极，分别设置在三个掺杂区上，用于在探测光波信号时施加偏置电压来探测电流的大小及比例，以判断光信号的强度和入射方向。
[0006]在本专利技术提供的应用于硅光光电集成的多方向检测光电探测器中，还可以具有这样的特征：探测器本体采用与所需探测的光波长相对应的半导体材料制成。
[0007]在本专利技术提供的应用于硅光光电集成的多方向检测光电探测器中，还可以具有这样的特征：探测器本体呈截面为方形的矩形块体状，四个平面分别为探测器本体的方形截面四边所对应的面。
[0008]在本专利技术提供的应用于硅光光电集成的多方向检测光电探测器中，还可以具有这样的特征：每个波导垂直连接在所在平面的居中处。
[0009]在本专利技术提供的应用于硅光光电集成的多方向检测光电探测器中，还可以具有这样的特征：三个电极位于同一面上以便接线。
[0010]专利技术的作用与效果
[0011]根据本专利技术所涉及的应用于硅光光电集成的多方向检测光电探测器，因为包括探测器本体及按照特定分布设置在其上的四个波导、三个掺杂区和三个电极，所以，本多方向检测光电探测器能够从前后左右四个方向检测沿着不同波导传输过来的光信号，并对不同方向的光信号加以区分，解决了现有光电集成应用中的光电探测器只能检测某一特定方向传入光信号的缺陷。在不降低光电探测器的基本检测指标的前提下，本多方向检测光电探测器还可进一步提高使用效率，节省空间尺寸，改善光电集成系统的性能。
附图说明
[0012]图1是本专利技术的实施例1中多方向检测光电探测器的结构示意图。
[0013]附图标记说明：
[0014]10探测器本体；11第一平面；12第二平面；13第三平面；14第四平面；20a第一波导；20b第二波导；20c第三波导；20d第四波导；30a第一掺杂区；30b第二掺杂区；30c第三掺杂区；40a第一电极；40b第二电极；40c第三电极。
具体实施方式
[0015]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本专利技术作具体阐述。
[0016]实施例1
[0017]图1是多方向检测光电探测器的结构示意图。
[0018]如图1所示，本实施例提供了一种应用于硅光光电集成的多方向检测光电探测器，包括探测器本体10、设置在探测器本体10上的四个波导、设置在探测器本体10上的三个掺杂区、以及分别设置在三个掺杂区上的三个电极。
[0019]探测器本体10采用半导体材料制成，其材料的选择和所需探测的光波长有关。本申请中，主要探测的是通信波段光，最常见的波长为1310nm和1550nm，其中，1310nm波长对应的材料有铟镓砷(InGaAs)等，1550nm波长对应的材料主要为锗(Ge)、硅(Si)等。另外，钙钛矿材料也可适用于探测器本体10，对应的探测波段范围为从红外到可见光。
[0020]探测器本体10为矩形块体结构，具有朝向前后左右四个方向的四个平面，分别为第一平面11、第二平面12、第三平面13、以及第四平面14。在本实施例中，探测器本体10的横截面为方形，第一平面11、第二平面12、第三平面13、以及第四平面14分别为方形截面四边所对应的面。
[0021]四个波导分别为第一波导20a、第二波导20b、第三波导20c、以及第四波导20d。其中，第一波导20a垂直连接在第一平面11上的居中处，第二波导20b垂直连接在第二平面12上的居中处，第三波导20c垂直连接在第三平面13上的居中处，第四波导20d垂直连接在第四平面14上的居中处。每个波导用于引导对应方向入射的光信号至探测器本体10。
[0022]三个掺杂区分别为第一掺杂区30a、第二掺杂区30b、以及第三掺杂区30c。其中，第一掺杂区30a设置在第一平面11和第二平面12的交汇处，第二掺杂区30b设置在第三平面13和第四平面14的交汇处，第三掺杂区30c设置在第一平面11和第四平面14的交汇处。三个掺杂区分别进行不同浓度的n型或p型掺杂，使四个平面附近形成不同的pn(pin)结，在本实施
例中，第一掺杂区30a进行n型掺杂，掺杂浓度为10
16
cm
‑3，第二掺杂区30b进行n型掺杂，掺杂浓度为5*10
17
cm
‑3，第三掺杂区30c进行p型掺杂，掺杂浓度为10
18
cm
‑3。
[0023]三个电极分别为第一电极40a、第二电极40b、以及第三电极40c。其中，第一电极40a设置在第一掺杂区30a上，第二电极40b设置在第二掺杂区30b上，第三电极40c设置在第三掺杂区30c上。三个电极用于在探测光波信号时施加适当的偏置电压来探测电流的大小及比例，在本实施例中，第一电极40a上施加电压0.3V，第二电极40b接地，第三电极40c上施加电压
‑
1V。每个电极还设置在所在掺杂区上的对应探测器本体10顶或底面的角落处，使得三个电极位于同一面上，方便接线。
[0024]本多方向检测光电探测器在探测光波信号时，第一电极4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于硅光光电集成的多方向检测光电探测器，其特征在于，包括：探测器本体，呈块体状且具有朝向四个方向的四个平面；四个波导，分别连接在四个所述平面上，每个所述波导用于引导对应方向入射的光信号至所述探测器本体；三个掺杂区，分别设置在四个所述平面中任意三组相邻平面的交汇处，并且分别进行不同浓度的n型或p型掺杂，用于使四个所述平面附近形成不同的pn结；以及三个电极，分别设置在三个所述掺杂区上，用于在探测光波信号时施加偏置电压来探测电流的大小及比例，以判断所述光信号的强度和入射方向。2.根据权利要求1所述的应用于硅光光电集成的多方...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈静，匡衡，沈祎，林佳，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：