[发明专利]一种硅基锗外延结构及其应用

权利要求书

1.一种基于硅基锗外延的波导近红外探测器，其特征在于，包括：

n型Si衬底(101)；

于该n型Si衬底(101)形成的Ge/Si缓冲层(102)；

于该Ge/Si缓冲层(102)上沉积的SiO₂层中制备的空气孔型或介质柱型光子晶体(104)；

在该光子晶体(104)上形成的Ge基外延薄膜(105)；

于刻蚀该Ge基外延薄膜(105)的外侧直至该Ge/Si缓冲层(102)中而形成的台阶上制备的n型Si接触电极Al(103)；

于该Ge基外延薄膜(105)的上表面中心部分制备的P型Si接触电极(107)；以及

在被刻蚀后的该Ge基外延薄膜(105)上形成的钝化层(106)。

2.根据权利要求1所述的基于硅基锗外延的波导近红外探测器，其特征在于，所述空气孔型或介质柱型光子晶体(104)是由两种或两种以上介电常数的介质材料在空间呈周期性排列的结构，其晶格类型为正方晶格、三角晶格、蜂窝晶格或光子准晶体，其周期范围为200～800nm，刻蚀深度为50～1000nm。

3.根据权利要求2所述的基于硅基锗外延的波导近红外探测器，其特征在于，所述光子准晶体是五重对称、八重对称、十重对称和十二重对称四种对称结构中的任一种。

4.根据权利要求1或2所述的基于硅基锗外延的波导近红外探测器，其特征在于，所述空气孔型或介质柱型光子晶体(104)中，介质柱或空气孔的形状为锥形、柱形、棱锥形、棱台形或半球形中的任一种。

5.根据权利要求1所述的基于硅基锗外延的波导近红外探测器，其特征在于，所述空气孔型或介质柱型光子晶体(104)，若为空气孔型光子晶体，则晶格周期范围为200-800nm，空气孔的直径为200-800nm，空气孔的高度为50-1000nm；若为介质柱型光子晶体，则晶格周期范围为200-800n，介质柱的直径为200-800nm，介质柱的高度为800-2000nm，其中介质柱由两部分组成：高度为200-1000nm，其中下端部分的圆柱体的高度为0-1000nm，上端部分的圆锥体的高度为0-800nm。

6.根据权利要求1所述的基于硅基锗外延的波导近红外探测器，其特征在于，所述n型Si接触电极Al(103)为圆环形或条形，所述P型Si接触电极(107)为圆形或四边形。

7.根据权利要求6所述的基于硅基锗外延的波导近红外探测器，其特征在于，所述n型Si接触电极Al(103)为圆环形时，所述刻蚀该Ge基外延薄膜(105)的外侧直至该Ge/Si缓冲层(102)中，是于该Ge基外延薄膜(105)表面的边缘处刻蚀一个圆环，直到刻蚀至该Ge/Si缓冲层(102)中，进而形成一个圆环形台阶。

8.根据权利要求6所述的基于硅基锗外延的波导近红外探测器，其特征在于，所述n型Si接触电极Al(103)为条形时，所述刻蚀该Ge基外延薄膜(105)的外侧直至该Ge/Si缓冲层(102)中，是于该Ge基外延薄膜(105)表面的两侧各刻蚀一个长条，直到刻蚀至该Ge/Si缓冲层(102)中，进而形成两个条形台阶。

9.一种基于硅基锗外延的波导近红外探测器的制备方法，其特征在于，包括：

选择n型Si衬底(101)；

在该n型Si衬底(101)上形成Ge/Si缓冲层(102)；

在该Ge/Si缓冲层(102)上沉积SiO₂层，在该SiO₂层中制备空气孔型或介质柱型光子晶体(104)；

在该光子晶体(104)上形成Ge基外延薄膜(105)；

刻蚀该Ge基外延薄膜(105)的外侧直至该Ge/Si缓冲层(102)中形成台阶，于该台阶上制备n型Si接触电极Al(103)；

于该Ge基外延薄膜(105)的上表面中心部分制备P型Si接触电极(107)；

在被刻蚀后的该Ge基外延薄膜(105)、该n型Si接触电极Al(103)及该P型Si接触电极(107)表面形成钝化层(106)；以及

对该n型Si接触电极Al(103)及该P型Si接触电极(107)表面形成的钝化层(106)进行刻蚀，直至露出该n型Si接触电极Al(103)及该P型Si接触电极(107)。