【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体光电探测器，具体而言，涉及一种ingan基双波长光电探测外延晶片、制备方法和光触发布尔逻辑门器件。
技术介绍
1、常规技术中，半导体光电探测器通常被设计为对单个波段做出响应，以根据校准的光电流确定给定波长的照射光功率。
2、进一步地，出现了对两个波段的独特响应，以实现最终的波分复用探测的光电探测器。这为通过如下光触发逻辑门进行内置信息处理打开了大门：光触发逻辑门具有由入射光的两个不同波长表示的两个二进制输入，以及由组合光电流表示的一个二进制输出。出于这个目的，需要组合具有不同能量带隙的两个半导体吸收器，因为要避免其他复杂的光学部件，比如滤波器。
3、经专利技术人调研发现，除了对实际所需的双波长探测的双波长响应之外，还必须找到附加的独立参数来区分这两个波长，对于光电探测器来说，原因在于照射光功率和待测波长都是未知的，而对于逻辑门来说，则是为了使由两个光波长表示的两个输入通道独立。所报告的参数大部分是用于针对两个光波长不同地改变光电流的施加的外部电压，并且光电流噪声也可以是合适的。然而，这些参数不提供内在的、无动力的且定性的波长区分，从而施加了固有的限制，难以实现逻辑门的功能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的包括，例如，提供了一种ingan基双波长光电探测外延晶片、制备方法和光触发布尔逻辑门器件，其具有全新的工作原理，使得光电流对于两个不同的较长波段和较短波段具有相反的符号，从而能够实现全套光触发布尔逻辑门的功能。
2、本专利
3、第一方面，本专利技术提供一种ingan基双波长光电探测外延晶片，包括：
4、衬底，衬底的背面形成有第一金属电极；
5、n-gan纳米线段，若干n-gan纳米线段阵列分布在衬底正面的；
6、功能吸收器，功能吸收器包括由下至上依次设置在n-gan纳米线段上的n-ingan纳米线段和p-inxgan纳米线段；
7、透明导电层，透明导电层设置在功能吸收器顶部，且透明导电层远离衬底的一侧形成有第二金属电极；
8、其中，n-gan纳米线段与衬底形成欧姆接触，p-inxgan纳米线段与透明导电层形成肖特基接触，且n-ingan纳米线段和p-inxgan纳米线段具有轴向异质结构，功能吸收器用于对不同波长的光束产生相反极性的光电流。
9、第二方面，本专利技术提供一种ingan基双波长光电探测外延晶片的制备方法，用于制备如前述实施方式的ingan基双波长光电探测外延晶片，方法包括：
10、提供衬底；
11、在衬底上生长n-gan纳米线段的阵列；
12、在n-gan纳米线段上依次生长n-ingan纳米线段和p-inxgan纳米线段的阵列；
13、在p-inxgan纳米线段上生长透明导电层；
14、对衬底的背面和透明导电层远离衬底的一侧表面进行金属化，以在衬底的背面形成第一金属电极，并在透明导电层的表面形成第二金属电极；
15、其中，n-gan纳米线段与衬底形成欧姆接触，p-inxgan纳米线段与透明导电层形成肖特基接触，且n-ingan纳米线段和p-inxgan纳米线段形成具有轴向异质结构的功能吸收器，功能吸收器用于对不同波长的光束产生相反极性的光电流。
16、第三方面，本专利技术提供一种光触发布尔逻辑门器件，光触发布尔逻辑门器件包括双波长光电探测器，双波长光电探测器选用如前述实施方式任一项的ingan基双波长光电探测外延晶片。
17、本专利技术实施例的有益效果包括，例如：
18、本专利技术实施例提供了一种ingan基双波长光电探测外延晶片、制备方法和光触发布尔逻辑门器件，其中基于ingan基纳米线轴向异质结构的阵列用作功能吸收器，该功能吸收器能够对不同波长的光束产生相反极性的光电流，能够实现光电流的符号改变，以在没有任何施加的外部电压的情况下以自供电工作模式利用来自不同波段的光进行照明。常规技术中对于具有横向/径向均匀掺杂层的任何常见的异质结构设计，符号的这种改变被能量守恒禁止。但相较于现有技术，本专利技术为双波长光电探测和逻辑中的入射光波长区分提供了理想的参数。符号改变通过不同的径向和轴向光载流子的产生、转移和能量弛豫路径成为可能，以为在功能吸收器的底部n-ingan纳米线段中和顶部p-inxgan纳米线段中产生的光电流的两个极性提供能量增益。配合电子反相器，能够实现全套光触发布尔逻辑门的功能。
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1.一种InGaN基双波长光电探测外延晶片，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的InGaN基双波长光电探测外延晶片，其特征在于，所述n-InGaN纳米线段包括沿径向分布的InGaN芯和InGaN壳，所述InGaN芯的In含量大于所述InGaN壳的In含量，所述InGaN壳围绕在所述InGaN芯周围；所述n-InGaN纳米线段的生长温度范围介于完全In掺入与完全In解吸之间。
3.根据权利要求2所述的InGaN基双波长光电探测外延晶片，其特征在于，所述n-InGaN纳米线段的生长温度介于500℃至600℃之间；所述n-InGaN纳米线段的平均In含量介于20％-80％之间；所述InGaN芯的In含量介于25％至75％之间，所述InGaN壳的In含量介于0％至30％之间；所述n-InGaN纳米线段的直径介于30nm至100nm之间；所述InGaN芯的直径介于5nm至30nm之间，所述InGaN壳的厚度介于5nm至80nm之间；所述n-InGaN纳米线段的长度介于20nm至500nm之间。
4.根据权利要求1-3任一项所述的InGaN基双波长
5.根据权利要求1-3任一项所述的InGaN基双波长光电探测外延晶片，其特征在于，所述衬底为Si衬底，所述Si衬底是与所述n-GaN纳米线段形成欧姆隧道结的p-Si的晶片或者与所述n-GaN纳米线段形成直接欧姆结的n-Si的晶片；所述第一金属电极包括在所述衬底的背面金属化形成的GaIn共晶金属层；所述n-GaN纳米线段的生长温度介于500℃至800℃之间；所述n-GaN纳米线段的长度介于20nm至500nm之间。
6.根据权利要求1-3任一项所述的InGaN基双波长光电探测外延晶片，其特征在于，所述透明导电层包括ITO膜层；所述ITO膜层的厚度介于50nm至200nm之间；所述第二金属电极包括在所述ITO膜层的边缘拐角处金属化形成的Ni/Au金属叠层。
7.一种InGaN基双波长光电探测外延晶片的制备方法，用于制备如权利要求1所述的InGaN基双波长光电探测外延晶片，其特征在于，所述方法包括：
8.根据权利要求7所述的InGaN基双波长光电探测外延晶片的制备方法，其特征在于，所述n-InGaN纳米线段是在完全In掺入与完全In解吸之间的生长温度范围内，依靠In解吸、In表面扩散和In掺入的相互作用自然形成的，所述n-GaN纳米线段、所述n-InGaN纳米线段和所述p-InxGaN纳米线段的生长方法为分子束外延、金属有机气相外延或化学气相沉积。
9.一种光触发布尔逻辑门器件，其特征在于，所述光触发布尔逻辑门器件包括双波长光电探测器，所述双波长光电探测器选用如权利要求1-6任一项所述的InGaN基双波长光电探测外延晶片。
10.根据权利要求9所述的光触发布尔逻辑门器件，其特征在于，所述布尔逻辑门器件还包括电子反相器，所述电子反相器设置在所述双波长光电探测器的输出端，所述光触发布尔逻辑门器件用于实现光触发逻辑异或门、光触发逻辑或门、光触发逻辑与门、光触发逻辑异或非门、光触发逻辑或非门、光触发逻辑与非门以及光触发逻辑异非门。
...【技术特征摘要】
1.一种ingan基双波长光电探测外延晶片，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的ingan基双波长光电探测外延晶片，其特征在于，所述n-ingan纳米线段包括沿径向分布的ingan芯和ingan壳，所述ingan芯的in含量大于所述ingan壳的in含量，所述ingan壳围绕在所述ingan芯周围；所述n-ingan纳米线段的生长温度范围介于完全in掺入与完全in解吸之间。
3.根据权利要求2所述的ingan基双波长光电探测外延晶片，其特征在于，所述n-ingan纳米线段的生长温度介于500℃至600℃之间；所述n-ingan纳米线段的平均in含量介于20％-80％之间；所述ingan芯的in含量介于25％至75％之间，所述ingan壳的in含量介于0％至30％之间；所述n-ingan纳米线段的直径介于30nm至100nm之间；所述ingan芯的直径介于5nm至30nm之间，所述ingan壳的厚度介于5nm至80nm之间；所述n-ingan纳米线段的长度介于20nm至500nm之间。
4.根据权利要求1-3任一项所述的ingan基双波长光电探测外延晶片，其特征在于，所述p-inxgan纳米线段的in含量介于0％至30％之间；所述p-inxgan纳米线段的生长温度小于500℃；所述p-inxgan纳米线段的长度介于20nm至500nm之间。
5.根据权利要求1-3任一项所述的ingan基双波长光电探测外延晶片，其特征在于，所述衬底为si衬底，所述si衬底是与所述n-gan纳米线段形成欧姆隧道结的p-si的晶片或者与所述n-gan纳米线段形成直接欧姆结的n-si的晶片；所述第一金属电极...
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