[发明专利]纳米结构的光电二极管

权利要求书

1. 一种光电二极管，包括至少部分由第一区域（1）和第二区域（2）所形成的p-i-n或pn结，所述第一区域（1）由具有第一导电类型的半导体材料制成，并且所述第二区域（2）由具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型的半导体材料制成，其中，所述p-i-n或pn结包括用于从所吸收的光产生电荷载子的光吸收区域(11)，其特征在于，所述p-i-n或者pn结的一段包括纳米线(7)的阵列，其被间隔开并被布置为传送来自所述光吸收区域(11)的所述电荷载子。

2. 根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述p-i-n或pn结至少包括由低掺杂或本征半导体材料制成的第一低掺杂区域（10），其被提供在所述纳米线(7)与所述第一区域(1)和所述第二区域(2)中的一个之间，并且所述光吸收区域(11)基本上在所述第一低掺杂区域（10）内。

3. 根据权利要求1或2所述的光电二极管，其中所述p-i-n或pn结进一步包括雪崩倍增区域(12)，用于倍增在所述光吸收区域(11)中产生的电荷载子。

4. 根据权利要求3所述的光电二极管，其中所述雪崩倍增区域(12)和所述光吸收区域(11)基本上在所述第一低掺杂区域（10）内。

5. 根据权利要求1所述的光电二极管，包括由低掺杂或本征半导体材料制成的、被提供在所述纳米线(7)与所述第一区域(1)之间的第一低掺杂区域和由低掺杂或本征半导体材料制成的、被提供在所述纳米线(7)和所述第二区域(2)之间的第二低掺杂区域，其中所述第二低掺杂区域被布置为促进用于产生电荷载子的光吸收区域（11）的形成，并且所述第一低掺杂区域被布置为促进雪崩倍增区域（12）的形成。

6. 根据权利要求1-5中任一项所述的光电二极管，其中所述纳米线（7）从半导体衬底（3）或布置在所述半导体衬底（3）上的表面层（4）伸出，并且所述半导体衬底（3）或所述表面层（4）包括所述第一区域（1）。

7. 根据权利要求6所述的光电二极管，其中第一导电类型的所述第一区域（1）是所述半导体衬底（3）或所述表面层（4）中的掺杂区域，并且所述第一低掺杂区域（10）被提供在所述第一区域（1）和所述纳米线（7）之间。

8. 根据权利要求3所述的光电二极管，其中：

第二导电类型的所述第二区域（2）至少部分地由纳米线（7）的阵列形成；

所述第一区域（1）至少部分地由所述半导体衬底（3）中的第一导电类型的第一掺杂层形成；并且

由第一导电类型的低掺杂或本征半导体材料制成的第一低掺杂层被提供在纳米线（7）的阵列与所述第一区域（1）之间，以便至少部分地形成所述第一低掺杂区域（10）。

9. 根据权利要求2或3所述的光电二极管，其中：

所述第一区域（1）由所述半导体衬底（3）中的第一导电类型的第一掺杂层形成；

由低掺杂或本征半导体材料制成的第一低掺杂层被提供在纳米线（7）和所述第一区域（1）之间；

所述纳米线（7）穿过电介质层（15）或低掺杂或本征半导体层中的开口伸出到所述第二导电类型的第二低掺杂层，其中所述第二低掺杂层形成所述光吸收区域（11）；以及

所述第二区域（2）至少部分地由布置在第二低掺杂层上的第二导电类型的第二掺杂层形成；由此从所述第二低掺杂层中吸收的光所产生的电荷载子被所述纳米线（7）收集并被传输到第一低掺杂层。

10. 根据权利要求9所述的光电二极管，其中所述第一掺杂层包括n+ Si，所述第一低掺杂层包括n- Si，所述第二低掺杂层包括p- InGaAs，并且所述第二掺杂层包括p+ InGaAs。

11. 根据权利要求9所述的光电二极管，其中所述第一掺杂层包括n+ Si，所述第一低掺杂层包括p- Si，所述第二低掺杂层包括p- InGaAs，并且所述第二掺杂层包括p+ InGaAs，并且所述第一掺杂层适于形成所述雪崩倍增区域（12）。

12. 根据权利要求1-6中任一项所述的光电二极管，其中每个纳米线（7）的至少一部分被壳层所包围，所述壳层包括通过第二掺杂层过度生长的低掺杂区域，所述第二掺杂层至少部分地形成所述p-i-n结的所述第二区域。