[发明专利]单片三端子光电检测器

权利要求书

1.一种单片三端子光电检测器，包括：

n型半导体区域，耦合至第一端子；

p型半导体区域，在衬底的一区域上方与所述n型区域相间交叉，所述p型半导体区域耦合至第二端子；以及

半导体吸收区域，接近于所述n型区域和所述p型区域设置，并且耦合至所述第一端子和所述第二端子中的至少一个以及第三端子。

2.根据权利要求1所述的光电检测器，进一步包括：在所述第一端子与所述第二端子之间的雪崩倍增区域。

3.根据权利要求2所述的光电检测器，其中所述倍增区域包括第一IV族半导体，并且其中所述吸收区域包括第二IV族半导体。

4.根据权利要求3所述的光电检测器，其中所述第一IV族半导体是Si、Ge或Si_xGe_y合金中的一种，并且其中所述第二IV族半导体是Si、Ge或Si_xGe_y合金中的另一种。

5.根据权利要求4所述的光电检测器，其中所述第一IV族半导体是Si且所述第二IV族半导体是Ge，并且其中所述吸收区域通过p型区域耦合至所述第三端子。

6.根据权利要求5所述的光电检测器，其中所述吸收区域的厚度在0.4μm与3μm之间。

7.根据权利要求2所述的光电检测器，其中所述倍增区域和吸收区域是本征掺杂的。

8.根据权利要求2所述的光电检测器，其中所述倍增区域的宽度在30nm与150nm之间。

9.根据权利要求2所述的光电检测器，进一步包括：在所述吸收区域与所述倍增区域之间的杂质扩散阻挡部。

10.根据权利要求1所述的光电检测器，其中所述衬底的面积在4μm²与20μm²之间。

11.一种光电检测器电路，包括：

第一p-i-n结构，耦合至第一端子和第二端子；

第二p-i-n结构，耦合至所述第一端子和第三端子；以及

一个或多个电压电源，耦合至并联的所述第一p-i-n结构和所述第二p-i-n结构。

12.根据权利要求11所述的APD电路，其中所述第二端子和所述第三端子都耦合至参考电压下的公共节点。

13.根据权利要求11所述的APD电路，其中所述第一端子耦合至所述p-i-n结构的所述n型区域，所述第二端子和所述第三端子耦合至所述p-i-n结构的p型区域，并且其中所述一个或多个电压电源提供小于6V的电压。

14.根据权利要求13所述的APD电路，其中在所述第一p-i-n结构上的反向偏置足以引起所述第一p-i-n结构的i-层内的载流子倍增，并且其中在所述第二p-i-n结构上的所述反向偏置足以引起所述第二p-i-n结构的i-层内的载流子漂移。

15.根据权利要求11所述的APD电路，其中所述第二p-i-n结构光学地耦合至波导。

16.根据权利要求11所述的APD电路，其中所述第一p-i-n结构包括排列的与多个所述p型区域相间交叉的多个n型区域，i-层设置在其间，每个所述n型区域耦合至所述第一端子，并且每个所述p型区域耦合至所述第二端子。

17.根据权利要求11所述的APD电路，其中所述第二p-i-n结构包括：

吸收i-层，设置在所述第一p-i-n结构上方；以及

p型层，耦合至所述第三端子。

18.一种光子检测方法，包括：

将第一p-i-n结构反向偏置，以便引起在所述第一p-i-n结构的倍增i-层内的电荷载流子的倍增；

将与所述第一p-i-n结构单片地集成的第二p-i-n结构反向偏置，以便将在所述第二p-i-n结构的吸收i-层中光生成的电荷载流子扫向所述第一p-i-n结构；以及

检测所述第一p-i-n结构上的光生电流。

19.根据权利要求18所述的光子检测方法，其中将所述第一p-i-n结构和所述第二p-i-n结构反向偏置包括：在所述第一p-i-n结构和所述第二p-i-n结构上施加相同的电压，其中所述相同的电压小于6V。

20.根据权利要求17所述的光子检测方法，进一步包括：将所述第二p-i-n结构暴露于法向-入射或边缘照明。