一种中远红外单光子雪崩光电二极管结构及制备方法技术

技术编号:44965744 阅读:12 留言:0更新日期:2025-04-12 01:37
本申请公开了一种中远红外单光子雪崩光电二极管结构及制备方法,包括:Si衬底;Ge缓冲层、GaAs缓冲层和InP缓冲层,依次设置于所述Si衬底上;n+InP接触层,设置于所述缓冲层上;i‑InP雪崩层,设置于所述n+InP接触层上;p‑InP电荷层,设置于所述雪崩层上;i‑高Sn含量GeSn吸收层,设置于所述电荷层上;p+GeSn接触层,设置于吸收层上。本申请采用与高Sn含量GeSn吸收区晶格匹配的InP材料作为雪崩区,降低GeSn SPAD器件中雪崩区与吸收区之间的晶格失配,能够将GeSn SPAD器件的截止波长拓展至中远红外波段。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及半导体器件,尤其涉及一种中远红外单光子雪崩光电二极管结构及制备方法


技术介绍

1、中远红外单光子雪崩光电二极管(spad)作为一种高性能的光电探测器件,在激光雷达、量子通信、环境监测、生物医学成像以及天文观测等领域展现出了广泛的应用潜力。其工作原理基于雪崩倍增效应,能够在单光子水平上进行高灵敏度的探测。然而,传统商用中远红外spad的吸收层材料,如碲镉汞(hgcdte)、铟砷锑(inassb)以及锑化物基的ⅱ型超晶格材料,存在一系列突出问题,限制了它们的广泛应用。hgcdte材料在液相外延过程中容易出现贯穿型缺陷,这些缺陷不仅影响后续钝化层的制备,还可能导致多个盲元的产生,从而影响器件的整体性能。此外,hgcdte材料的化学稳定性较差,容易受到后续工艺中试剂的损害。锑化物基的ⅱ型超晶格材料则面临生长条件复杂、重复性和稳定性难以保障的问题。此外,锑化物基的ⅱ型超晶格材料的制备需要高精度的分子束外延设备以及复杂的工艺控制手段,这使得其生产成本居高不下,难以实现大规模的工业化生产。近年来,研究较为热门的中远红外铟砷(inas)spad也面临挑战。为了本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种中远红外单光子雪崩光电二极管结构,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述一种中远红外单光子雪崩光电二极管结构,其特征在于,所述Si衬底包括SOI衬底、FDSOI衬底或SOS衬底。

3.根据权利要求1所述一种中远红外单光子雪崩光电二极管结构,其特征在于,所述雪崩层的材料还包括InAlAs或InP和InAlAs的混合。

4.根据权利要求3所述一种中远红外单光子雪崩光电二极管结构,其特征在于,所述雪崩层的厚度为0.1-2μm。

5.根据权利要求1所述一种中远红外单光子雪崩光电二极管结构,其特征在于,所述电荷层的材料还包括p-GeSn。...

【技术特征摘要】

1.一种中远红外单光子雪崩光电二极管结构,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述一种中远红外单光子雪崩光电二极管结构,其特征在于,所述si衬底包括soi衬底、fdsoi衬底或sos衬底。

3.根据权利要求1所述一种中远红外单光子雪崩光电二极管结构,其特征在于,所述雪崩层的材料还包括inalas或inp和inalas的混合。

4.根据权利要求3所述一种中远红外单光子雪崩光电二极管结构,其特征在于,所述雪崩层的厚度为0.1-2μm。

5.根据权利要求1所述一种中远红外单光子雪崩光电二极管结构,其特征在于,所述电荷层的材料还包括p-gesn。

6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员:苗渊浩亨利·H·阿达姆松
申请(专利权)人:广东省大湾区集成电路与系统应用研究院
类型:发明
国别省市:

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